Wat is auto-aerodynamica?

Als we naar historische foto's van legendarische automodellen kijken, zal iedereen onmiddellijk merken dat naarmate we dichter bij onze tijd komen, de carrosserie van het voertuig steeds minder hoekig wordt.

Dit komt door aerodynamica. Laten we eens kijken wat de eigenaardigheid van dit effect is, waarom het belangrijk is om rekening te houden met de aerodynamische wetten, en ook welke auto's een slechte stroomlijningscoëfficiënt hebben en welke goed zijn.

Wat is auto-aerodynamica

Hoe vreemd het ook mag klinken, hoe sneller de auto over de weg rijdt, hoe meer hij van de grond zal komen. De reden is dat de luchtstroom waarmee het voertuig in botsing komt door de carrosserie in twee delen wordt gesneden. De ene gaat tussen de bodem en het wegdek, en de tweede - boven het dak, en gaat langs de contouren van de machine.

Als je vanaf de zijkant naar de carrosserie kijkt, lijkt het visueel in de verte op een vliegtuigvleugel. De eigenaardigheid van dit element van het vliegtuig ligt in het feit dat de luchtstroom over de bocht meer pad passeert dan onder het rechte deel van het onderdeel. Hierdoor ontstaat er een vacuüm, of vacuüm, over de vleugel. Met toenemende snelheid tilt deze kracht het lichaam meer op.

Een vergelijkbaar liftend effect wordt gecreëerd voor de auto. De stroomopwaarts stroomt rond de motorkap, het dak en de kofferbak, terwijl de stroomafwaarts stroomt rond de bodem. Een ander element dat extra weerstand creëert, zijn de lichaamsdelen dicht bij de verticaal (radiatorrooster of voorruit).

De transportsnelheid heeft een directe invloed op het hefeffect. Bovendien zorgt de carrosserievorm met verticale panelen voor extra turbulentie, wat de tractie van het voertuig vermindert. Om deze reden bevestigen de eigenaren van veel klassieke auto's met hoekige vormen bij het afstemmen noodzakelijkerwijs een spoiler en andere elementen aan de carrosserie die het mogelijk maken om de neerwaartse kracht van de auto te vergroten.

Waarom heb je het nodig?

Door stroomlijning kan de lucht sneller langs het lichaam stromen zonder onnodige wervelingen. Wanneer de machine wordt gehinderd door de verhoogde luchtweerstand, zal de motor meer brandstof verbruiken, alsof de machine extra last draagt. Dit heeft niet alleen gevolgen voor de economie van de auto, maar ook voor de hoeveelheid schadelijke stoffen die via de uitlaatpijp in het milieu terechtkomen.

Bij het ontwerpen van auto's met verbeterde aerodynamica berekenen ingenieurs van toonaangevende autofabrikanten de volgende indicatoren:

• Hoeveel lucht moet er in de motorruimte komen om de motor een goede natuurlijke koeling te geven;
• In welke delen van het lichaam de frisse lucht naar het interieur van de auto wordt gevoerd en waar deze wordt afgevoerd;
• Wat kan er worden gedaan om de lucht in de auto minder lawaai te maken;
• De hefkracht moet over elke as worden verdeeld in overeenstemming met de kenmerken van de carrosserievorm.

Bij het ontwikkelen van nieuwe machinemodellen wordt met al deze factoren rekening gehouden. En als vroeger de lichaamselementen drastisch konden veranderen, hebben wetenschappers vandaag al de meest ideale vormen ontwikkeld die een verminderde coëfficiënt van frontale lift bieden. Om deze reden kunnen veel modellen van de nieuwste generatie uiterlijk verschillen alleen door kleine veranderingen in de vorm van de diffusors of vleugel in vergelijking met de vorige generatie.

Naast wegstabiliteit kan aerodynamica bijdragen aan minder vervuiling van bepaalde lichaamsdelen. Dus bij een aanrijding met een frontale windvlaag worden verticaal geplaatste koplampen, bumper en voorruit sneller vuil door ingeslagen kleine insecten.

Om het negatieve effect van lift te verminderen, proberen autofabrikanten te verminderen klaring tot de maximaal toegestane waarde. Het frontale effect is echter niet de enige negatieve kracht die de stabiliteit van de machine beïnvloedt. Ingenieurs 'balanceren' altijd tussen frontale en laterale stroomlijning. Het is onmogelijk om in elke zone de ideale parameter te bereiken, daarom sluiten specialisten bij het vervaardigen van een nieuw type carrosserie altijd een bepaald compromis.

Fundamentele aerodynamische feiten

Waar komt deze weerstand vandaan? Alles is heel eenvoudig. Rond onze planeet heerst een atmosfeer die bestaat uit gasvormige verbindingen. Gemiddeld is de dichtheid van vaste lagen van de atmosfeer (ruimte van de grond tot in vogelvlucht) ongeveer 1,2 kg / vierkante meter. Wanneer een object in beweging is, botst het met gasmoleculen waaruit de lucht bestaat. Hoe hoger de snelheid, hoe meer kracht deze elementen het object zullen raken. Om deze reden begint het ruimtevaartuig bij het binnenkomen van de atmosfeer van de aarde sterk op te warmen door wrijving.

De allereerste taak die de ontwikkelaars van het nieuwe modelontwerp proberen uit te voeren, is het verminderen van luchtweerstand. Deze parameter wordt 4 keer verhoogd als het voertuig accelereert binnen het bereik van 60 km / u tot 120 km / u. Laten we eens kijken naar een klein voorbeeld om te begrijpen hoe belangrijk dit is.

Het gewicht van het transport is 2 duizend kg. Het transport versnelt tot 36 km / u. Tegelijkertijd wordt slechts 600 watt aan vermogen uitgegeven om deze kracht te overwinnen. Al het andere wordt besteed aan overklokken. Maar al met een snelheid van 108 km / u. 16 kW vermogen wordt al gebruikt om frontale weerstand te overwinnen. Bij het rijden met een snelheid van 250 km / u. de auto besteedt al maar liefst 180 pk aan trekkracht. Als de bestuurder de auto nog meer wil versnellen, tot 300 kilometer / uur, heeft de motor naast het vermogen om de snelheid te verhogen, 310 paarden nodig om de frontale luchtstroom op te vangen. Daarom heeft een sportwagen zo'n krachtige aandrijflijn nodig.

Om het meest gestroomlijnde, maar tegelijkertijd redelijk comfortabele transport te ontwikkelen, berekenen ingenieurs de coëfficiënt Cx. Deze parameter in de beschrijving van het model is de belangrijkste met betrekking tot de ideale lichaamsvorm. Een druppel water heeft in dit gebied een ideale grootte. Ze heeft deze coëfficiënt van 0,04. Geen enkele autofabrikant zou instemmen met een dergelijk origineel ontwerp voor zijn nieuwe automodel, hoewel er eerder opties in dit ontwerp waren.

Er zijn twee manieren om de luchtweerstand te verminderen:

1. Verander de vorm van de carrosserie zodat de luchtstroom zoveel mogelijk door de auto stroomt;
2. Maak de auto smal.

Wanneer de machine in beweging is, werkt er een verticale kracht op. Het kan een neerwaartse druk hebben die een positief effect heeft op de tractie. Als de druk op de auto niet wordt verhoogd, zorgt de resulterende vortex voor de scheiding van het voertuig van de grond (elke fabrikant probeert dit effect zoveel mogelijk te elimineren).

Aan de andere kant, terwijl de auto in beweging is, werkt een derde kracht erop - de laterale kracht. Dit gebied is nog minder beheersbaar, omdat het wordt beïnvloed door veel variabele waarden, zoals zijwind bij rechtuit rijden of in bochten. De sterkte van deze factor kan niet worden voorspeld, dus ingenieurs lopen er geen risico op en creëren cases met een breedte waarmee een bepaald compromis in de Cx-ratio kan worden gemaakt.

Om te bepalen in hoeverre rekening kan worden gehouden met de parameters van verticale, frontale en laterale krachten, richten toonaangevende voertuigfabrikanten gespecialiseerde laboratoria op die aerodynamische tests uitvoeren. Afhankelijk van de materiaalmogelijkheden kan dit laboratorium een ​​windtunnel bevatten, waarin onder een grote luchtstroom de efficiëntie van het stroomlijnen van transport wordt gecontroleerd.

Idealiter proberen fabrikanten van nieuwe automodellen hun producten ofwel op een coëfficiënt van 0,18 te brengen (vandaag is dit het ideaal), of deze te overtreffen. Maar in de tweede is nog niemand geslaagd, omdat het onmogelijk is om andere krachten die op de machine inwerken, te elimineren.

Klem- en hefkracht

Hier is nog een nuance die de afhandeling van transport beïnvloedt. In sommige gevallen kan de weerstand niet worden geminimaliseerd. Een voorbeeld hiervan zijn de F1-auto's. Hoewel hun lichaam perfect gestroomlijnd is, staan ​​de wielen open. Deze zone levert de meeste problemen op voor producenten. Voor dergelijk transport ligt Cx in het bereik van 1,0 tot 0,75.

Als de achterste vortex in dit geval niet kan worden geëlimineerd, kan de stroom worden gebruikt om de tractie met de baan te vergroten. Om dit te doen, worden extra onderdelen op de carrosserie geïnstalleerd die downforce creëren. Zo is de voorbumper voorzien van een spoiler die voorkomt dat hij van de grond komt, wat erg belangrijk is voor een sportwagen. Een soortgelijke vleugel is aan de achterkant van de auto bevestigd.

De voorvleugel richt de stroom niet onder de auto, maar naar het bovenlichaam. Hierdoor is de neus van het voertuig altijd naar de weg gericht. Van onderaf vormt zich een vacuüm en de auto lijkt aan de baan te blijven plakken. De achterspoiler voorkomt de vorming van een werveling achter de auto - het onderdeel breekt de stroom voordat het in de vacuümzone achter het voertuig wordt gezogen.

Kleine elementen hebben ook invloed op de vermindering van de luchtweerstand. Zo bedekt de rand van de motorkap van bijna alle moderne auto's de wisserbladen. Omdat de voorkant van de auto vooral tegenliggers tegenkomt, wordt er zelfs aandacht besteed aan kleine elementen zoals luchtinlaatdeflectors.

Bij het installeren van sportbodykits moet u er rekening mee houden dat de extra neerwaartse kracht de auto meer zelfvertrouwen geeft op de weg, maar tegelijkertijd verhoogt de directionele stroming de luchtweerstand. Hierdoor zal de pieksnelheid van dergelijk transport lager zijn dan zonder aerodynamische elementen. Een ander negatief effect is dat de auto vraatzuchtiger wordt. Toegegeven, het effect van de sportbodykit zal worden gevoeld bij snelheden van 120 kilometer per uur, dus in de meeste situaties op de openbare weg dergelijke details.

Modellen met een slechte luchtweerstand:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "classic" (01, 03, 05, 06, 07)

Сх 0,54 – Mercedes-Benz (G-klasse)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Modellen met goede luchtweerstand:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300h)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (Model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C-klasse

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Doos 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3-serie achterin E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-klasse)

Cx 0,26 – Jaguar XE

Cx 0,26 – Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Bekijk daarnaast een korte video over auto-aerodynamica:

Auto-aerodynamica, wat is dat? Hoe de aerodynamica te verbeteren? Hoe maak je GEEN vliegtuig uit een auto?