Обтекаемая форма кузова

СОДЕРЖАНИЕ:

• Как улучшить форму кузова?
• Видео: Аэродинамика автомобиля

Когда автомобили передвигались сравнительно медленно, казалось, что форма кузова не влияет на скорость и расход топлива. При переходе же к более высоким скоростям положение изменилось: потребовалась преодолевать значительное сопротивление воздуха.

Ураганный ветер, который валит деревья, срывает с домов крыши, имеет скорость около 100 километров в час. При движении автомобиля в безветренную погоду со скоростью 100 километров в час неподвижный воздух, через толщу которого проходит автомобиль, давит на кузов с силой, равной силе ураганного ветра.

Чтобы преодолеть сопротивление воздуха, автомобилю приходится отдавать большую часть своей мощности. «Победа», например, имея двигатель мощностью в 50 лошадиных сил и развивая скорость до 110 километров в час, расходует 5 лошадиных сил на трение в трансмиссии, 20 — на сопротивление качению шин и 25 — на сопротивление воздуха. Эти 25 лошадиных сил выброшены в полном смысле слова «на ветер».

Однако 25 лошадиных сил — это уже немного, если принять во внимание, что с необтекаемым кузовом, типичным для 10-х годов 20-го века, автомобиль расходовал бы «на ветер» не менее 65 лошадиных сил. Автомобилю с необтекаемым кузовом для достижения скорости в 110 километров в час потребовался бы двигатель с 250 лошадиными силами, что увеличило бы вес автомобиля на добрых полтонны, а расход горючего в два — два с половиной раза.

Такие соотношения станут понятными, если мы вспомним, что сопротивление воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости, а расход мощности на сопротивление воздуха — пропорционально кубу скорости движения автомобиля.

Если форма кузова не плавная, не обтекаемая, струи воздуха, срываясь с углов кузова, приобретают вихреобразное движение. Образование вихрей около кузова и трение частиц воздуха об его поверхность создают лобовое сопротивление, на которое и приходится затрачивать дополнительную мощность. Если же кузову придана обтекаемая форма, струи воздуха скользят по нему без завихрений, и расход мощности на преодоление лобового сопротивления невелик.

Обтекаемая форма не изобретена учеными, а подсказана им природой. Такую форму имеют быстродвижущиеся природные тела:

• падающая капля
• некоторые земноводные
• рыбы
• птицы
• некоторые млекопитающие

Какова же основная форма природного быстродвижущегося тела? Форма такого тела простая, удлиненная, с широкой и короткой передней частью, длинной и узкой задней. Наибольшее поперечное сечение находится примерно на расстоянии одной трети длины тела от переднего конца. Контуры — плавные, округленные, поверхность гладкая. Основные линии и уступы направлены вдоль движения, поперечные — сведены к минимуму.

Сейчас очертания автомобиля приближаются к этому идеалу. Конструкторы заглаживают поверхности и заменяют плоскости и углы легкими выпуклостями и скруглениями, убирают с поверхности и «утапливают» в корпусе кузова фары, фонари, ручки.

Но конструкторам автомобилей в начале XX века не было известно, какой же должна быть обтекаемая форма автомобиля. Поэтому первые обтекаемые машины выглядели довольно комично. Из-под дирижаблеобразного корпуса торчали колеса, рессоры, рама.

Проведенные в большом масштабе аэродинамические исследования позволили найти правильную обтекаемую форму автомобиля. Конструкторам удалось, используя результаты исследований, довести эту форму до ее сегодняшнего вида.

 

Высота кузова, составлявшая 40—50 лет назад около половины его длины, снизилась до одной трети. Наибольшее поперечное сечение находилось раньше в самой задней части автомобиля. В последних моделях оно делит корпус пополам, а иногда находится и в передней половине. Капот укоротился, и вся передняя часть стала более короткой и массивной.

Автомобиль не только приобрел более изящный и «стремительный» вид, более удобное расположение пассажирских сидений и механизмов, но и приблизился к желательной обтекаемой форме, обеспечивающей большую быстроту движения при меньших потерях мощности на преодоление сопротивления воздуха.

Как улучшить форму кузова?

Нельзя ли еще улучшить форму автомобиля? Можно и нужно. Исследования обтекаемости не прекращаются и дают конструкторам все новые материалы для ее улучшения. Нужно прежде всего устранить все выступающие части, как говорят, «зализать» их, закрыть обтекателями и щитками.

По данным исследований, уже одно «зализывание» поверхности может уменьшить сопротивление воздуха на 25—30 процентов. Вместо 25 лошадиных сил для преодоления сопротивления воздуха потребуется только 18. Значит, при прежнем двигателе автомобиль сможет развить в таком случае скорость уже до 135 километров в час. Для достижения же 110-километровой скорости достаточно будет двигателя мощностью в 42 лошадиные силы. Соответственно снизится и расход горючего.

Когда же форма автомобиля станет идеально обтекаемой, каплеобразной, сопротивление воздуха снизится вдвое по сравнению с теперешним.

Видео: Аэродинамика автомобиля

• Специальный инструмент для правки и рихтовки
• Общее устройство кузова
• Ремонт деформаций кузова

Метки: Кузов