АЭРОДИНАМИКА КУЗОВА

Думаю многим будет полезно прочитать ))

АЭРОДИНАМИКА КУЗОВА — ЛОБОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ?!
Один из важных показателей современных автомобилей — аэродинамика кузова, а точнее, его лобовое сопротивление. Главная проблема, которую решают специалисты по аэродинамике, — как максимально уменьшить эту величину. Сопротивление воздуха рассчитывается по формуле: F = 0,5CхSpV2, где S — площадь поперечного сечения автомобиля, p — плотность воздуха, V — скорость движения. Последняя величина этой формулы в квадрате, то есть когда машина разгоняется с 60 до 120 км/час, аэродинамическое сопротивление возрастает вчетверо. Например, BMW 760i при движении на скорости в 250 км/час только на преодоление сопротивления воздуха требуется мощность 191 л.с., а при 300 км/ч эта машина тратила бы 331 л.с. Коэффициент Cx (в английском варианте Cd, а в немецком — Cw) определяется экспериментально. Именно он описывает аэродинамическое совершенство кузова.
Самый низкий Cx у капли жидкости — примерно 0,05, ее форма максимально способствует проникновению сквозь воздух. Однако компоновать машину в форме капли неудобно. Поэтому в некоторых моделях серийных автомобилей только отдельные элементы имеют каплевидную форму: покатый задок и округленную переднюю часть. У большинства современных серийных автомобилей Сx (в английских и американских изданиях — Cd) обычно равен 0,30-0,35, самые совершенные достигают значений 0,26-0,27.
АВТОМОБИЛЬНАЯ АЭРОДИНАМИКА — ПОДЪЁМНАЯ И ПРИЖИМНАЯ СИЛЫ
Все мы неоднократно видели на спортивных машинах такие аэродинамические детали, как дефлекторы, сплиттеры, диффузоры и антикрылья. И это не говоря уже о полных аэрокитах. Все это, как известно, помогает улучшить динамические характеристики машины. Но как именно помогает?
Почему автоспортсмены и их команды тратят кучу времени и сил на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками? Чтобы понять все это, нужно сначала коснуться общих принципов аэродинамики.
В зависимости от формы, любой объект, движущийся сквозь воздух, будет всегда либо подниматься вверх, либо наоборот, прижиматься к земле. Силы, действующие на него в этих случаях, известны как подъемная и, соответственно, прижимная. Большинство машин благодаря форме кузова при езде склонны к подъему и отрыву от земли. Причину этого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли. Эффект Бернулли состоит как раз в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.
Когда машина движется куда-то, она непрерывно "бомбардируется" воздушными молекулами. Столкнувшись с машиной "лоб в лоб", воздух стремится переместиться в какое-нибудь другое место. Тут возможны два варианта: либо воздушный поток обтекает машину сверху, либо он перемещается вниз, под ее днище. Возможно, вы подумаете, что так как над машиной, грубо говоря, больше пространства, давление на ее крышу должно быть выше. Но это не так. При езде давление над машиной ниже, чем под ней, благодаря как раз эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше. Поэтому при наборе скорости машина все сильнее стремится "взлететь" — ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.
КАКИЕ АЭРОДЕТАЛИ ЛУЧШЕ ВСЕГО ПОДОЙДУТ К МОЕМУ АВТОМОБИЛЮ ?
Аэродинамическая составляющая тюнинга так же важна, как и все остальные его составляющие, и вносит свою немалую роль в повышении мощности машины. Давайте рассмотрим подробнее самые распространенные типы компоновки автомобилей, и наиболее подходящие к ним аэродетали.
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)
У этого типа машин вся мощность сосредоточена впереди. Для предотвращения потери сцепления шин с дорожным покрытием здесь можно использовать передний сплиттер ("губу" на бампер) и дефлекторы — тоже на передний бампер. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности уменьшатся.
СРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (MR)
Центр тяжести у таких машин расположен очень близко к их центру, а значит, перед здесь более "легкий". Это вызывает такой эффект, как избыточная поворачиваемость или очень резкий занос задней оси. Чтобы как-то сбалансировать это не всегда желаемое поведение машины, аэро-гуру также советуют усилить аэродинамическими деталями перед машины.
Однако и заднюю часть автомобиля можно украсить некоторыми новыми элементами. К их числу относят антикрылья, спойлеры и диффузоры. Они создают прижимную силу на задней оси, что особенно полезно для следующих типов машин:
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)
Как уже писалось выше, мощность и вес у такого рода машин сконцентрированы впереди. Следовательно, зад получается довольно легким, и для достижения баланса его нужно "нагрузить". Для этого и ставят задние спойлеры и антикрылья на багажник.
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (FR)
У машин с такой компоновкой мощность приходится на задние колеса. Чтобы эта мощность не пропадала зря, то есть колеса были всегда сцеплены с дорогой, здесь тоже нужна прижимная сила. Как и в предыдущем пункте, для этого понадобятся антикрыло либо спойлер.
НАСКОЛЬКО ВАЖНА ВЫСОТА АНТИКРЫЛА ?
Мы все любим смеяться над стрит-рейсерами, громоздящими на свои машины безумно высокие "скамейки". На машинах, эксплуатирующихся только в городе, они и правда смотрятся смешно. А вот на треке — зачастую вовсе нет, потому что высокое антикрыло расположено в зоне "чистого воздуха".
"Чистый воздух" — это, в общих чертах, область воздушного потока, который ровно обтекает движущуюся машину. Двигаясь вперед, автомобиль как бы "замещает" собой некий объем воздуха. Впереди кузова образуется область повышенного давления, так как он при движении "сжимает" молекулы воздуха перед собой. А вот сзади давление как раз понижено, так как, "заместив" собой некоторый объем молекул воздуха и сжав их впереди, машины оставляет разреженное пространство сзади. Позади кузова получается в итоге некоторый вакуум (не совсем полный, конечно). А вот уже над "вакуумом" пролегает зона "чистого воздуха", который его обтекает.
Антикрыло может создать прижимную силу только в том случае, если на него воздействует поток воздуха. Само собой, в "вакууме" это маловероятно. Поэтому антикрыло и выносят повыше, иначе от него не будет никакой пользы. Теперь возникает другой вопрос: как выбрать оптимальную высоту антикрыла? А вот это уже зависит от типа кузова вашей машины.
КУПЭ И ЛИФТБЭКИ / ФАСТБЭКИ
Заднее стекло на этом типе кузовов обычно "сбегает" вниз под довольно небольшим углом. Такая конструкция разрабатывалась для уменьшения лобового сопротивления и описанного выше явления "вакуума" сзади. Здесь хорошо будут работать антикрылья высотой от средних до больших величин.
СЕДАНЫ
Поскольку у седанов угол расположения заднего стекла к земле довольно крутой, эффект вакуума сзади проявляется здесь намного сильнее, чем у купе. Это означает, что низкие антикрылья точно не достанут до зоны "чистого воздуха". Лучший выход из ситуации — разместить антикрыло на багажнике как можно выше.
ХЭТЧБЭКИ И УНИВЕРСАЛЫ
У хэтчбэков и универсалов есть одна общая проблема — отсутствие багажника, по крайней мере, в том же виде, что у седанов и купе. Куда же прикручивать спойлер? К счастью, благодаря форме кузова этих двух классов машин поток "чистого воздуха" проходит прямо над их крышей. Так что, поставив спойлер на крышу сзади, можно добиться нужного эффекта.
ЧТО ТАКОЕ ДИФФУЗОР ?
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом о том, что это за выступы под задним бампером и зачем они нужны? Это диффузор, и он нужен для того, чтобы совместно с другими аэродеталями создавать дополнительную прижимную силу. Параллельные "каналы", которые образовывает диффузор, помогают потоку воздуха из-под днища быстрее перемещаться в нужном направлении — а именно назад, в зону "вакуума". В сочетании с антикрылом диффузор формирует более благоприятные воздушные потоки и повышает скорость машины и ее аэродинамические показатели.
СПОЙЛЕРА ИЛИ ДЕФЛЕКТОРЫ ?
Многие автолюбители часто путают антикрыло со спойлером, ошибочно думая, что это одно и то же. Спойлер от англ. to spoil — портить. Аэродинамический элемент, который изменяет направление воздушного потока, чтобы получить некоторое преимущество в движении, возможно, за счет некоторого ухудшения общей обтекаемости. Антикрыло — это некая модификация спойлера, абсолютно противоположная ему по форме, назначению и характеристикам.
Если спойлер обычно делают облегающим форму кузова и невысоким, то антикрыло, в отличие от него, делается массивным и высоко "парящим" над кузовом автомобиля. Спойлер делается монолитным и неподвижно крепится на кузове, а антикрыло зачастую гордо "восседает" на хитроумных и подвижно сочленённых кронштейнах, позволяющих регулировать "угол атаки" и за счет этого регулировать прижимную силу, действующую на заднюю ось автомобиля, улучшая управляемость и устойчивость машины в движении .
Назначение антикрыла — сделать так, чтобы поток воздуха, обтекающий кузов на скорости, прижимал автомобиль к земле. (В отличие от спойлера, задача которого — правильно организовать воздушный поток для того, чтобы он оказывал как можно меньшее сопротивление движению машины.)
Некоторые автолюбители ошибочно считают антикрылом дефлектор, устанавливаемый над задним стеклом универсалов и хэтчбеков. От нем. deflektor — отводить, изменять. Аэродинамический элемент, который направляет поток воздуха в области, где необходимо большее давление. Пример — заднее стекло некоторых хэтчбеков и универсалов. Там создается область пониженного давления, куда засасывается грязь. Проблема кардинально решается с помощью дефлектора, направляющего поток воздуха вдоль стекла или задней части автомобиля.
Верхнее заднее антикрыло — монтируется в верхней части задней двери автомобилей с кузовами "хэтчбэк", или крышки багажника автомобилей с кузовами "седан" или "купэ". Его основное назначение — улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части. Существует три типа — стационарное, регулируемое и сьемное.
Задний спойлер (спойлер багажника) — монтируется в нижней части задней двери или крышки багажника, его основное назначение заключается в общей стабилизации распределения нагрузки по осям автомобиля; при увеличении скорости удачно подобранный спойлер обеспечивает дополнительный прижим задней оси к дороге за счет его аэродинамических свойств;
Дефлектор заднего стекла — монтируется в верхней части заднего стекла — его основное назначение — в меньшей степени чем "антикрыло" но все же улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части и за счет изменения направления потока уменьшить попадание грязи на заднее стекло автомобиля.
Пороги (обтекатели боковых порогов) автомобиля — монтируются в нижней боковой части автомобиля под его боковыми дверями; призваны улучшить обтекание воздухом на переходе от днища к боковым дверям.
Видоизмененный передний бампер (или спойлер-накладка ( "юбка") переднего бампера позволяет улучшить обтекание воздухом в передней части автомобиля. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности существенно уменьшаются. Передний бампер (или спойлер-накладка "юбка") помогает решить и еще несколько задач, таких как установка дополнительных фар, которые можно красиво и оригинально вписать в общий интерьер фронтальной части автомобиля, а также добиться дополнительного охлаждения передних тормозных дисков, для чего в бампере (спойлере) делаются специальные направляющие каналы (шахты).
Видоизмененный задний бампер (или накладка — "юбка" заднего бампера ) — позволяет улучшить обтекание воздухом в задней части автомобиля, в месте перехода обтекания воздухом от днища к его задней части; уменьшить загрязняемость заднего свеса автомобиля.
Спойлер заднего стекла — монтируется в верхней части заднего стекла, иногда с переходом на крышу автомобиля с кузовом "седан" или "купэ", — его основное назначение — улучшить аэродинамические характеристики автомобиля за счет более плавного обтекания воздушных потоков при переходе от крыши автомобиля к снижению в его задней части.
Щитки перед колёсами
air flap — щитки перед колёсами, это — аэродинамические щитки (что даже следует из англоязычного названия детали: air flap), призванные на высокой скорости рассекать воздух перед колесами, чтобы не давать ему "заползать" толстой и плотной струёй в колесные арки и т.о поддтормаживать авто (подобно тормозному парашюту). Про открытое окно на скорости и связанный с этим драг и +1л/100 км все помним? Всякие "грязи на стекло" — самообразовавшийся вторичный бонус.
ПС: передрано с форума