Аеродинамика Извештај за модели за заштеда на гориво од ветерниот тунел AUTO MOTOR UND SPORT
Нискиот отпор на воздух помага да се заштеди гориво. Добро е што аеродинамичарите имаат многу опсег за да го направат автомобилот поедноставен.
„Аеродинамиката е за луѓе кои не можат да градат мотори. Овој цитат е од Енцо Ферари во шеесеттите години. Само една деценија подоцна, светот заглави со својата прва нафтена криза што ги принуди техничарите да размислат повторно. Времето во кое отпорните возења беа потиснати со чудовишни мотори, без оглед колку и да проголтаа, се чинеше дека конечно заврши, аеродинамички софистицираните тела одеднаш добија важност.
Не беше ни потребно да се отвори нов терен, бидејќи основните односи помеѓу рационализираните тела и отпорот при возење беа препознаени од визионери како Едмунд Рамплер и Пол Јарај уште во 1920-тите.
Отпорот на воздухот не зависи само од квалитетот на формата и коефициентот на влечење
Само малку подоцна, аеродинамичарите Фрајхер Рајнхард Кениг-Фахсенфелд и Вунибалд Кам ги рафинираа своите идеи. Се разбира, облиците на каросеријата што ги дизајнираа не може да го променат фактот дека отпорот на воздухот над одредена брзина е поголем од сите други отпори при возење. Но, со специфично аеродинамичко дотерување, оваа граница дефинитивно може да се помести нагоре.
Аеродинамичното влечење не зависи единствено од квалитетот на обликот на автомобилот, а со тоа и таканаречениот коефициент на влечење - фронталната област (А) е вториот одредувачки геометриски параметар што го обезбедува автомобилот. Како целосно рамна површина, нејзиниот коефициент на влечење ќе биде 1,0. Задачата на аеродинамичарот е сега да ја намали ефективно ефективната област преку рационализиран дизајн. Колку подобро тоа ќе успее, толку е помал коефициентот на влечење.
Како се мерат најважните количини cW и A? За да се одреди коефициентот на влечење, неопходен е тунел за ветер, чија централна компонента не е моќниот вентилатор, туку скала со висока прецизност на која стои автомобилот. Ги бележи сите сили и моменти со кои воздухот го влече стационарниот автомобил, чии тркала треба да се свртат за реален резултат.
Повеќе мртва вода под хечбекот
Воздухот пред автомобилот е компресиран пред да биде поместен, назад се откинува и создава вакуум или вшмукување.Во ова вшмукување се создава цилиндар за воздух, што аеродинамичарите го нарекуваат мртва вода. Хечбек обично создава поголем вакуум отколку заден дел од понискиот седан.
Колку се помали силите измерени со скалите, толку е помал коефициентот на влечење. Овие сили се мерат подеднакво со 140 км на час. Коефициент на влечење од 0,30, на пример, значи дека 30 проценти од воздухот низ кој патува автомобилот се забрзува до брзината на возење.
Со цел да се одреди фронталната област на автомобилот, надворешната контура на предната страна се скенира со ласер и површината се одредува во квадратни метри. Ако го помножите коефициентот на влечење со оваа област, ќе добиете ефективен отпор на воздухот, даден во квадратни метри.
Колку и да е важна аеродинамиката во конструкцијата на возилата, воведувањето на новиот европски циклус на возење (NEDC) во 1996 година значеше дека тој игра само подредена улога во одредувањето на официјалната потрошувачка (види рамка). Производителите реагираа навремено. Дотогаш, ефективното влечење (cd x A) паѓаше континуирано, но за многу луѓе падна само ефективниот коефициент на влечење, за да му се спротивстави на растечката фронтална област А од сè поголемите автомобили. VW Golf, Opel Astra или BMW Серија 7 сега му нудат на ветерот поголема ефикасна цел отколку во 1990-тите.
SUV и Smart се губитници во тунелот за ветер
Потоа, тука е и воениот еснаф на џипови со нивните огромни предни површини. Во јавноста, сепак, претежно се критикуваше само високата тежина, иако влијанието на лизгавото тело врз потрошувачката е поголемо од оној на огромната маса: Во просек, околу 50 проценти е на штета на оптоварувањето на ветерот, при брзина на автопатот може да биде 80 проценти и повеќе.
Дури и градските потези како „Смарт“, чија висока, боксерска и кратка форма е особено неповолна, го чувствуваат ова. Покрај тоа, според главниот аеродинамичар на Мерцедес, Теди Вол, товарот на ветерот доминира во лесниот автомобил од 50 км на час. Главни причини зошто двоседот сè уште не е толку економичен како што би се очекувал со оглед на неговата мала тежина.
Наспроти трендот, неговите сестрински модели на Мерцедес се карактеризираат со сè пониски вредности на cd x A. Без оглед на трендот, производителот на автомобили од Швајцарија продолжува да работи амбициозно во своите ветерни тунели и само умерено ја зголеми предната површина на своите модели. Вака се роди наједноставениот производствен автомобил во големи размери, E-Coupé со извонреден коефициент на влечење 0,24. Но, тоа доведе и до гротескни резултати (за конкурентите): Актуелната Mercedes S-Class нуди помала отпорност на ветрот отколку VW Golf VI. Неговата висока форма со покривот едвај спуштен на задниот дел, ја фаворизира количината на достапен простор, но ја влошува аеродинамиката. Затоа има значително намалување на целокупниот аеродинамичен влечење (пониско, порационално тело) во спецификациите за Golf VII.
Лизгања на Toyota Prius, Honda Insight и Opel Ampera
Колку е важен нискиот отпор на воздухот, без оглед на нереалните вредности на NEDC, покажува и погледот во сегашните врвни штедачи во бензинските мотори. И Toyota Prius, Honda Insight и претстојниот Opel Ampera се карактеризираат помалку со нивната многу мала тежина (тешко со сложената технологија и големите батерии) отколку со многу рационализираните тела со вредности на коефициентот на влечење од околу 0,26. Ако ги погледнете трите хибриди од страна, ќе откриете големи сличности во обликот на каросеријата во форма на капка.
Френк Вебер, поранешен раководител на проектот во Generalенерал моторс за близнакот Ампера, Волт, објасни рано во фазата на развој дека заштедата на тежина од 100 килограми ќе донесе само неколку километри повеќе електричен опсег во споредба. Спротивно на тоа, аеродинамиката е особено важна за сите автомобили со целосно или делумно електричен погон. За разлика од автомобилите со чисто согорување, тие можат да ги користат своите батерии за да закрепнат голема количина на претходно кинетички наполнета енергија (колку е потежок автомобилот, толку повеќе). Меѓутоа, ако енергијата на погонот испари неповратно како топлина при триење на ветерот, логично не може повеќе да се користи. Покрај тоа, особено електричните погони со нивниот моќен вртежен момент предизвикуваат релативно мал напор да забрзаат многу тежина дури и од старт. Наместо тоа, тие имаат тенденција да ослабуваат со голема брзина.
Но, сегашните хибридни возила имаат корист и од рационализирана форма. Особено функцијата за едрење има нова дефиниција тука. За разлика од бродовите, хибридите „плови“ со исклучен и исклучен мотор во исто време (за разлика од прекин на претерано гориво) со асистентен електричен мотор особено долго време кога отпорноста на возењето, а со тоа и пред се на воздухот, има соодветно мала површина. Убаво кај аеродинамиката е што подобрувањата во неа се релативно ефтини. Според Теди Вол, тие чинат скоро ништо кога станува збор за основно планирање на формата. Од друга страна, панелите на подвозјето, спојлерите или активните мерки, како што се ролетни на радијаторот со електрично заклучување, се нешто поскапи. Тешко дека има друга мерка за намалување на потрошувачката на гориво ефтино како преку аеродинамиката.
Главниот аеродинамичар на Дајмер Теди Вол за важноста на отпорот на воздухот
Вол: Аеродинамиката има големо влијание врз потрошувачката на гориво и таа потрошувачка се зголемува со зголемување на брзината. Во зависност од тоа кој автомобил ќе изберете, отпорот на воздухот од 50, 60 или 70 км/ч е доминантен отпор при возење. Земете го паметниот, тој е многу лесен, но нема коефициент на влечење на светски шампион. Од 50 км на час, отпорноста на воздухот е поголема од отпорноста на тркалање. Во S-Class доминира отпорот на воздухот со околу 70 km/h, а кај новата B-class со 60 km/h.
Која е врската помеѓу аеродинамиката и потрошувачката?
Вол: Постои правило: ако го подобриме коефициентот на влечење за 0,01, потрошувачката на ЕЦЕ опаѓа за околу 0,04 Л/100 км или еден грам јаглерод диоксид. Во реална потрошувачка на клиентите, тоа е дури десетина од литар што може да се заштеди со ова подобрување. При голема брзина на автопат, може да се искачи и до половина литар.
Каде е звучната бариера за c-вредноста?
Вол: Денес можеме да дизајнираме автомобили што се под Cd 0,2. Тие изгледаат различно од денешните возила. Сепак, можеше да одиш со нив. 0.2 ќе биде целната вредност за нас некое време.
Што е со цената на аеродинамичките подобрувања?
Вол: Многу аеродинамички мерки не чинат ништо, сите мерки до основните пропорции и припаѓаат на тоа. Активните елементи како што се ролетните на ладилникот од новата Б-класа секако не се достапни бесплатно, но тие го подобруваат коефициентот на влечење за 0,01.
Дали има уште простор за подобрување во намалувањето на фронталната површина на автомобилот?
Вол: Да, но има судир на цели со чувството на простор. Денес не можете да му продадете автомобил на клиент во кој тој се чувствува погусто отколку во претходниот модел.
Дали сакате автомобили без надворешни ретровизори?
Вол: Ако сторивме без многу добро обликуваните струјни ретровизори што ги имаме на новата Е-класа, би можеле да го подобриме коефициентот на влечење за околу 0,007. Купето во класа Е би се подобрило од 0,242 на 0,235. Но, не смееме да заборавиме дека во огледалата има многу работи овие денови, на пример индикатори, дисплеи за асистентот за слепо место или околното осветлување. Ако ги замените ретровизорите со камери, прво мора да има простор за мониторите. Покрај тоа, тие мора да испорачуваат жилави слики - како што се користи од огледални слики. Покрај тоа, камерите од овој тип ќе бидат одобрени со закон само во Европа од 2016 година, но сè уште не секаде во светот.
Дали е вистина дека аеродинамиката е поважна за електричните автомобили отколку за автомобилите со конвенционален погон?
Вол: Така е - околу двапати поважен. Голем дел од кинетичката енергија се губи во конвенционалните автомобили. Сепак, со електричен автомобил, околу половина од ова се враќа во автомобилот преку закрепнување. Ова значи дека неповратните загуби како резултат на валање и отпорност на воздух стануваат сè поважни.
Која е поентата за спуштање на телото?
Вол: Десет милиметри носат помеѓу 0,003 и 0,004, тоа е нешто. Затоа моделите на Мерцедес со воздушна суспензија имаат автоматско спуштање, во зависност од брзината - на пример за 20 милиметри од 140 км на час.
Како точно можете да прикажете симулации за аеродинамика на компјутерот денес?
Вол: Денес имаме отстапување далеку под еден процент во споредба со реалната вредност. Ако имаме пресметана модификација, ќе треба една ноќ - со најголема можна компјутерска моќ. Пред десет години, истата операција ќе траеше шест месеци.
Ветерниот тунел наскоро ќе биде излишен?
Вол: Воопшто не. Ако добро ја подготвите сериите за тестирање на тунелот за ветер, можете да извршите 40 до 50 тестови за еден ден. Компјутерот не може да го стори тоа. Силниот аргумент е бучавата на ветрот. Сигурно ќе бидат потребни уште 20 години пред да можеме разумно да ги претставиме овие сложени односи на компјутер. Денес, компјутерот ни служи да ги разбереме променливите што влијаат и на тој начин да најдеме пристапи за оптимизација. Ветерниот тунел е особено погоден за брзо работење низ различни варијанти. Компјутерот и тунелот за ветер се одлични алатки и тие работат рака под рака.