Від форми краплі до спорткара: як аеродинаміка впливає на швидкість та економність, а також рішення інженерів

Від форми краплі до спорткара: як аеродинаміка впливає на швидкість та економність, а також рішення інженерів

У світі природи найдосконалішою аеродинамічною формою є крапля води, що має коефіцієнт лобового опору (КЛО) лише 0,05. На жаль, така форма абсолютно непрактична для транспортного засобу. Коефіцієнт лобового опору об’єкта, що визначає величину його аеродинамічного опору, розраховується на основі площі його фронтального перерізу та квадрату швидкості. Для автомобіля КЛО безпосередньо залежить від обтічності його форми, розміру лобової площі (більші транспортні засоби зазвичай мають більшу фронтальну площу) та швидкості. Варто зауважити, що подвоєння швидкості автомобіля призводить до чотириразового збільшення опору повітря. Цей аспект є надзвичайно важливим, адже аеродинамічний опір може бути відповідальним за до половини всього споживання палива автомобілем.

Сьогодні майже всі сучасні автомобілі розробляються з акцентом на аеродинамічну ефективність, що має на меті або покращення економії палива для автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ), або збільшення запасу ходу для електромобілів. Проте стратегії зменшення опору повинні співіснувати з питанням притискної сили, яка по суті є тією силою, що утримує автомобіль міцно на дорозі на високих швидкостях. Деякі методи забезпечення притискної сили, наприклад спойлери, можуть збільшувати опір. Інші методи, такі як ефект землі (або граунд-ефект), коли виробники формують днище транспортного засобу для зменшення тиску, можуть додавати притискну силу без значного збільшення опору. Однак це далеко не єдині інструменти в арсеналі автовиробників, коли мова йде про аеродинаміку.

Автовиробники мають різні підходи до зменшення опору

Вигляд збоку на McLaren Speedtail
Вигляд збоку на McLaren Speedtail. Джерело: McLaren

Методи, які автовиробники застосовують для мінімізації опору, залежать від конкретного типу транспортного засобу. Хоча існує безліч налаштувань, які можна зробити для підвищення аеродинамічної ефективності пікапів та позашляховиків, їхня форма здебільшого продиктована функцією “коробок на колесах”. Проте сучасні седани активно впроваджують більш похилі лінії даху для зменшення опору та покращення аеродинаміки. Автовиробники також можуть нахиляти лобове скло — що більш поширене на легкових автомобілях, ніж на вантажівках, — або робити передній край автомобіля більш округлим. Вони також можуть додавати спойлери спереду або ззаду, коригувати форму або розмір дзеркал, реорганізовувати вихлопну систему так, щоб вона не порушувала потік повітря під автомобілем, або додавати задній дифузор для тонкої настройки повітряного потоку під транспортним засобом.

На відміну від повсякденних автомобілів, високопродуктивні транспортні засоби, розроблені для швидкості, можуть бути по-справжньому аеродинамічно оптимізовані під своє призначення. Яскравим прикладом є McLaren Speedtail, зображений вище. Speedtail, яких було виготовлено всього 106 одиниць, є духовним спадкоємцем неймовірного McLaren F1 1992-1998 років. McLaren F1 – це культовий суперкар 90-х, відомий своїм центральним розташуванням водійського сидіння та винятковими динамічними характеристиками. Так само, як і в F1, Speedtail розміщує водія в центрі тримісного кокпіту. Оснащений гібридною силовою установкою потужністю 1055 кінських сил, Speedtail здатний розганятися від 0 до 299 км/год всього за 12,8 секунди, досягаючи максимальної швидкості 402 км/год. McLaren називає форму Speedtail “аеродинамічною краплею”, що вже само по собі є свідченням того, що опір повітря не буде проблемою для цього автомобіля.

Поділіться з друзями