Аэродинамика ваз

Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М

Мы захлопнули крышку багажника обновленной «десятки» — и из антикрыла тут же вывалился дополнительный стоп-сигнал. Да, ВАЗ в своем репертуаре… Но мы взяли на тест модернизированный ВАЗ-21103М и рестайлинговую «девятку» с индексом ВАЗ-2114 вовсе не для того, чтобы анализировать качество сборки на опытно-промышленном производстве, где пока делают эти машины. Нам интересно, насколько улучшилась аэродинамика обновленных вазовских автомобилей после рестайлинга. И улучшилась ли?

<img src="/images/korobkaperedach/20120726/4d00885895a550249d00facd41c234e0.jpg" alt=«статья про Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М» title=«Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М»

Хэтчбек ВАЗ-2114 был создан в середине 90-х годов в рамках разработки семейства Самара-2 — это «девятка» с передком от известной нам модели ВАЗ-2115 и с немного измененным дизайном задней части кузова. В те времена тольяттинская аэродинамическая труба еще не действовала, и доводку обтекаемости вазовцы вели здесь, на Дмитровском полигоне. Причем работали «по старинке» — дизайнеры загоняли в трубу обычную «девятку» и прямо на кузове лепили из пластилина разные варианты передней части капота, фальшрадиаторной решетки, переднего бампера… Задача была, как водится, компромиссной — угодить и дизайнерам, и специалистам по аэродинамике. И, конечно же, технологам — все изменения во внешности должны были производиться при неизменных основных кузовных панелях.

<img src="/images/korobkaperedach/20120726/9083f72321067fda2843298c0e62968d.jpg" alt=«статья про Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М» title=«Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М»

<img src="/images/korobkaperedach/20120726/36fddd2a5a853e84f8db70dcafc6ea04.jpg" alt=«статья про Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М» title=«Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М»

А знаете, какой из элементов новой внешности наиболее «аэродинамически активен»? Нет, не антикрыло на крышке пятой двери. Это как раз скорее декоративный элемент — плоскость антикрыла практически не нагружается воздушным потоком, утопая в аэродинамической тени наклоненного стекла пятой двери. Округлая «мордочка» — вот что изменяет аэродинамику! Стоило чуть больше наклонить «клюв» капота, как сразу же изменилось положение так называемой точки деления набегающего воздушного потока. Меньшая его часть уходит под днище, большая — наверх на капот, на лобовое стекло и далее растекается по кузову. Именно объемное соотношение этих потоков, а также скоростей течения воздуха в них и определяют величины подъемных сил. Так как теперь наверх уходит больше воздуха, то пропала зона разрежения над капотом — и уменьшилась подъемная сила передней оси. Более быстрый поток над крышей заставил эффективнее работать кузов в роли «взлетающего» крыла — разгрузилась задняя ось.

<img src="/images/korobkaperedach/20120726/8326111adb845c8095526d1a6c590a41.jpg" alt=«статья про Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М» title=«Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М»

Обновленный седан ВАЗ-21103М — это недавняя разработка ВАЗа. Соответственно, все «аэродинамические» работы по этой машине проводились в Тольятти. Что покажет продувка? Коэффициент Сх по сравнению с обычной «десяткой» снизился с 0,35 до 0,33 — модернизированный седан по этому параметру догнал хэтчбек ВАЗ-2112, который мы долгое время считали самым обтекаемым серийным отечественным автомобилем!Но подобное улучшение было достигнуто достаточно интересным способом. Назовем его «математическим». Обратите внимание — в таблице результатов продувки силы лобового сопротивления у старой и обновленной «десяток» примерно равны. А вот площади поперечного сечения разные. У обновленной машины «мидель» заметно больше — в основном за счет расширенных передних крыльев. А ведь Сх — это производная от деления силы лобового сопротивления на площадь миделя. Делим ту же силу на большее значение площади — получаем меньший Сх.Этот прием, кстати, достаточно распространен. Обратите внимание на Volkswagen Passat или на New Beetle. У них очень выпуклые крыши. На увеличение лобового сопротивления такое решение существенно не влияет (крыша все равно находится в зоне разрежения), а вот площадь миделя увеличивает заметно. В результате — уменьшение пресловутого Сх и увеличение пространства над головами передних седоков...

<img src="/images/korobkaperedach/20120726/77f0c810a500302a95efe71716fa2684.jpg" alt=«статья про Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М» title=«Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М»

А подъемная сила у обновленной «десятки» снижена почти вдвое — при весьма благоприятном характере ее распределения по осям (опрокидывающий момент остался практически неизменным). На уменьшение отрыва передних колес «заработал» больший угол наклона новой фальшрадиаторной решетки — воздух с нее стал перетекать на капот плавнее, снижая разрежение. А на уменьшение подъемной силы задней оси благотворно повлияло антикрыло на крышке багажника. Во-первых, его плоскость нагружается ниспадающим с крыши воздушным потоком. А во-вторых, антикрыло задерживает часть воздуха перед собой, благодаря чему уменьшается зона разрежения на стыке заднего стекла и крышки багажника.Так что в случае с модернизированной «десяткой» антикрыло — это не бутафория, а реально действующий аэродинамический элемент. Еще бы качество сборки подтянуть, чтобы стоп-сигнал не вываливался… Справка АР. Автомобили на тест предоставил салон Автомир.

Аэродинамические характеристики автомобилей на скорости 144 км/ч ВА3-2109ВАЗ-2114Площадь фронтальной проекции, м21,881,87Сила лобового сопротивления, Н697667Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх0,4630,445Подъемная сила, Н–653Опрокидывающий момент, Нм38198 ВА3-2110ВАЗ-21103МПлощадь фронтальной проекции, м21,931,98Сила лобового сопротивления, Н536528Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх0,3470,333Подъемная сила, Н324190Опрокидывающий момент, Нм–206–193

Источник: Авторевю, Дмитрий ШЕВЦОВ

tuningtaza.ru

Аэродинамические испытания кузова автомобиля ВАЗ-2110

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ДУЭЛЬ

Начало теста для команды Тимерхан Восток-Лада выдалось весьма драматичным. Тольяттинцы чуть было не потеряли свою машину!

Дело было так. Желтый болид Виталия Дудина, который прибыл в Дмитров первым, был аккуратно сгружен с прицепа, чисто вымыт и приведен механиками команды в состояние полной боевой готовности. В моторном отсеке были сняты все защитные чехлы, установлены на место патрубки подвода воздуха к тормозным дискам, выставлено рабочее давление в шинах. Тольяттинцы и антенну на крыше закрепили — чтобы все было «как в жизни».

После кропотливой и неспешной процедуры измерения миделя (площади поперечной проекции) автомобиль перекатили в рабочую часть трубы на платформу прецизионных весов. Теперь машину надо зафиксировать, затянув стояночный тормоз и включив первую передачу, — что два механика команды и сделали, для верности по очереди нырнув внутрь машины. Можно начинать!

Плавно увеличивая частоту вращения гигантского вентилятора, оператор аэродинамической трубы постепенно увеличивает скорость воздушного потока: 10 метров в секунду, 20, 30... Но внезапно под растущим напором воздуха машина поползла назад! Хорошо, что наблюдатели вовремя среагировали, и оператор успел остановить разгон вентилятора. Иначе сдуло бы «десятку»! В Дмитрове помнят случай, когда «улетел» Ford Transit: автомобиль так приложило о решетку в конце трубы, что его потом собирали по частям...

После того, как эмоции поулеглись, выяснилось, что все дело в конструкции гидравлического «ручника». И включается, и выключается он одинаково — однократным подъемом рукоятки. Поэтому после того, как первый механик «ручник» включил, второй таким же движением его выключил! И машина оказалась только на передаче...

Красно-белый болид ЛУКОЙЛ Рейсинг, на котором выступает первый пилот московской команды Николай Мезенцев, был продут без подобных сюрпризов. Любопытно, что лукой-ловцы, помимо обычных приготовлений, еще и заклеили скотчем щели между дверьми и кузовными панелями. Неужели они это делают перед каждой гонкой? «Конечно!» — без колебаний ответили москвичи. И чуть менее уверенно добавили: «Если время позволяет...»

Кокова аэродинамика кольцевых болидов? За рубежом эти данные тщательно скрывают, а у нас... А у нас этого попросту никто не знает! Ведь пока ни одна из отечественных команд не «продувала» свои машины в аэродинамической трубе. Поэтому немудрено, что две команды российского «кольца» -Тимерхан Восток-Лада из Тольятти и ЛУКОЙЛ Рейсинг из Москвы - сразу согласились на аэродинамическую дуэль своих автомобилей, построенных на базе «десятки» для участия в гоночной серии Туризм-1600.

Действие подъемной силы на заднюю ось автомобилей

А теперь взгляните на результаты измерений. Во-первых, величина Сх у кольцевых болидов оказалась на одном уровне со стандартной «десяткой». Во-вторых, по этому параметру победа — у лукойловской машины: ее коэффициент аэродинамического сопротивления (0,345) практически один в один совпадает с характеристикой стандартной «десятки» и почти на 10% меньше, чем у машины из Тольятти (0,376). А это значит, что на кузов красно-белого болида Мезенцева действует меньшая сила лобового сопротивления, и при прочих равных условиях он сможет развить более высокую скорость.

Но величина Сх — лишь одна сторона медали. А как обстоят дела с подъемной силой? Ведь для спортивного болида это ничуть не менее важно. Именно дополнительный прижим машины к полотну трассы может позволить гонщику с большей скоростью проходить повороты. Естественно, у обоих спортивных автомобилей действующая подъемная сила оказалась намного меньше, чем у стандартного ВАЗ-2110.

Съемная поперечная планка (показана стрелкой) на задней кромке антикрыла тольяттинской машины создает дополнительный подпор воздуха на его рабочей плоскости, значительно уменьшая подъемную силу

Аэродинамические характеристики автомобилей, предназначенных для участия в шоссейно-кольцевых гонках

	ВАЗ-21103 Тимерхан Восток-Лада	ВАЗ-21103 ЛУКОЙЛ Рейсинг	Стандартный ВАЗ-2110
Площадь миделя, м2	1,951	1,916	1,931
Сила лобовогосопротивления Рх, И	587	529	535
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,376	0,345	0,347
Подъемная сила, действующая на заднюю ось Pz2, Н	-181	29	245
Момент крена Мх (при угле поворота платформы 15̊), Нм	397	402	406
Поворачивающий момент М2 (при угле поворота платформы 15°),	Нм 301	455	571

Кстати...

Выдержка из технических требований к легковым автомобилям, подготовленным для участия в кольцевых гонках в зачетной группе Туризм-1600.

Пункт 5.7.2. Внешний вид.

- Бамперы могут быть заменены деталями, имеющими омологацию РАФ и не выступающими за контур автомобиля при виде сверху.

- Разрешается установка аэродинамических приспособлений ниже горизонтальной плоскости, проходящей через центр ступиц колес. Эти аэродинамические приспособления не должны выступать за периметр стандартного автомобиля, видимый сверху.

- Разрешается устанавливать заднее аэродинамическое приспособление, имеющее омологацию РАФ и не выступающее за габариты кузова на видах спереди и сзади. Площадь таких приспособлений на виде сбоку не должна превышать 800 см2.

Оценить влияние задних анти-крыльев на изменение подъемной силы оказалось несложно. Кстати, их конструкции у болидов различны. У автомобиля из Тольятти оно с фиксированным углом атаки. А для изменения прижимной силы предусмотрена съемная поперечная планка, которая создает дополнительный подпор воздуха на рабочей плоскости антикрыла. Как оказалось, это нехитрое устройство вполне работоспособно: без планки прижим задней оси машины к дороге уменьшается, зато лобовое сопротивление при этом заметно снижается. А вот антикрыло лукойловской «десятки» с изменяемым углом атаки специалисты дмитровской трубы признали малоэффективным и очень удивились его необычному ковшеобразному профилю. Но главное, что антикрыло частично попадает в «аэродинамическую тень» крыши. Поэтому и изменение угла атаки здесь практически ничего не дает.

А вот корректно оценить эффективность передних спойлеров нам, к сожалению, не удалось, и вот почему. Во всех аэродинамических трубах, аналогичных по конструкции дмитровской, существует проблема так называемого пограничного слоя. Ее суть в том, что поток воздуха вблизи пола замедляется из-за трения, и это в значительной степени искажает картину обтекания элементов автомобиля, расположенных на высоте 100—110 мм от поверхности пола. При продувке обычных автомобилей с дорожным просветом140 мм и выше эффектом пограничного слоя обычно пренебрегают. Но на гоночных машинах передние спойлеры расположены очень низко — всего в 60—70 мм от дорожного полотна. И, увы, при продувке в обычной трубе они оказываются в пограничном слое.

Антикрыло на лукойловской «десятке» расположено слишком низко, поэтому его эффективность мало

Андрей Рузанов Автор дизайна автомобиля команды Тимерхан Восток-Лада:

- У меня уже есть опыт аэродинамических исследований — в начале 90-X я работал на ВАЗе в составе дизайнерской группы, ответственной за разработку внешности «десятки». Тогда мы провели в аэродинамической трубе Дмитровского полигона сотни часов — «продували» макеты, много экспериментировали, зачастую прямо в трубе. Жаль, что многие найденные тогда действительно интересные решения так и не пошли в серию...

Приступая по заказу команды Тимерхан Восток-Лада к созданию облика шоссейно-кольцевой «десятки», я постарался решить несколько задач. Во-первых, нужно было аэродинамически «облагородить» передний бампер и разработать эффективное антикрыло на крышке багажника. А во-вторых, я не хотел забывать о внешнем виде и постарался привнести в облик спортивной машины побольше динамизма и индивидуальности. Да и о жестких требованиях технического регламента нельзя было забывать — иначе автомобиль не допустят к соревнованиям.

В перспективе я хочу продолжить работу со спортивной машиной и более детально проработать элементы ее обвеса. Тут масса возможностей: ведь по-хорошему для каждой трассы необходимо отдельно подбирать размер и угол атаки переднего спойлера, положение антикрыла, «продувать» машины до начала сезона в аэродинамической трубе... Проблема в том, что бюджет ни одной из команд, участвующих в чемпионате России по шоссейно-кольцевым гонкам, не вынесет расходов на проведение полноценных аэродинамических исследований. Думаю, что, как только такие возможности появятся, скорости на трассах возрастут.

С этим борются по-разному. Например, в трубе Porsche воздух пограничного слоя отсасывают вниз, что почти восстанавливает скорость протекания потока вблизи пола. Специалисты трубы английского полигона MIRA, услугами которой, кстати, пользуются некоторые команды Формулы З000, поступают иначе. На точно рассчитанном расстоянии перед автомобилем они устанавливают на полу стальную пластину-турбулизатор, которая завихряет нижнюю часть воздушного потока, сводя к минимуму влияние пограничного слоя. А самым действенным вариантом является бегущая дорожка — такое дорогостоящее решение используют в своих трубах команды Формулы-1.

До нынешней «дуэли» в трубе Дмитровского автополигона с проблемой пограничного слоя сталкивались лишь однажды, когда в начале 90-х годов продували болид Восток-1600. Может быть, теперь картина изменится? Ведь инженеры обеих ко-манд-дуэлянтов отнеслись к результатам нашего теста с огромным интересом. Для них аэродинамика собственных машин — все еще terra incognita. А ведь при весьма близкой степени форсировки гоночных моторов у ведущих команд настройка обтекаемости машин может стать решающим условием победы.

Между прочим, несмотря на худшую обтекаемость желтого болида, на трассах чемпионата России по шоссейно-кольцевым гонкам тольяттинский пилот Виталий Дудин был чуть быстрее, чем Николай Мезенцев. Поэтому можно осторожно предположить, что уменьшение подъемной силы, а значит, и устойчивость в быстрых поворотах, для кольцевого болида все-таки важнее. Впрочем, многое здесь зависит от характера трассы, состояния покрытия и еще массы факторов. Поэтому ведущие зарубежные команды, особенно выступающие в классах различных «формул», уделяют аэродинамике огромное внимание. И под разные трассы подбирают разные аэродинамические настройки машины.

Кстати, в итоговом протоколе чемпионата Дудин оказался на строчку ниже Мезенцева: техника подвела...

Начиная работу над нашей машиной, мы собрали стопку российских и зарубежных автожурналов и стали изучать фотографии спортивных автомобилей. Больше всего нам понравился стиль машин британского чемпионата ВТСС. Его и приняли за основу нашего обвеса — сначала для «восьмерки», а теперь и для «десятки».

Со спойлерами и порогами было просто. Сначала сделали несколько эскизов на бумаге, а затем воплотили в пластике тот вариант, который показался наиболее удачным директору нашей команды.

А вот с задним антикрылом вышла заминка — никак не могли выбрать его форму и размер. Решение пришло неожиданно.. Бросив взгляд на выступавшую в прошлом году в составе нашей команды Хонду Аккорд, мы заметили, что линии заднего стекла и крышки багажника у этой машины очень похожи на «десяточные». И действительно, антикрыло от Prodrive отлично вписалось в облик ВАЗ-2110! Вышло не только красиво, но и недорого.

Но, по нашему мнению, наибольшую эффективность для кольцевой машины приносит не игра углами атаки антикрыльев, а грамотное использование «граунд-эффекта» — прижима автомобиля к дороге за счет разрежения воздушного потока под машиной. Специально для этого мы не просто сделали днище автомобиля гладким, но и тщательно выверили размеры накладок на порогах и диффузора под задним бампером.

А проверку результатов нашей работы мы проводим с помощью телеметрии. Используя датчики в подвеске, мы убедились, что кузов автомобиля с доработанным днищем действительно лучше прижимается к полотну трассы. И, конечно же, прислушиваемся к отзывам гонщиков. Например, по их просьбе сейчас разрабатываем модификацию переднего спойлера для медленных или мокрых трасс. На его углах мы разместим по одной или по две дополнительных горизонтальных плоскости, которые должны помочь прижать передок машины к полотну трассы.

А к следующему сезону будем строить новый автомобиль. Хотя вряд ли его внешность сильно изменится. Мы — за преемственность стиля.

Д. ШЕВЦОВ Фото автора и Г. Голышева

vaz-rukovodstvo.ru

ТЮНИНГ КАК СТИЛЬ ЖИЗНИ » Статьи » ВАЗ » Кузов и салон » АЭРОДИНАМИКА

Зона разрежения

В среде физиков бытует поговорка: «Эксперимент надо ставить только тогда, когда заранее известен результат». Затевая этот сравнительный аэродинамический тест, мы, в принципе, тоже догадывались о его исходе. Но желание самим проверить, какой тип кузова предпочтительнее с точки зрения аэродинамики, все же оказалось сильнее. Именно поэтому в аэродинамической трубе Дмитровского полигона оказались три автомобиля: седан ВАЗ-2110, универсал ВАЗ-2111 и хэтчбек ВАЗ-2112.

Сх «десятки» чуть выше из-за небольшой зоны разрежения, возникающей над крышкой багажника

Первое, о чем должен позаботиться настоящий экспериментатор, соблюдение корректности поставленного опыта. Если мы станем сравнивать характер обтекаемости, например, хэтчбека ВАЗ-2109 и универсала ВАЗ-2104, то выясним лишь отличия в аэродинамике этих конкретных моделей, но не сможем сделать из этого каких-либо общих выводов. Это совершенно разные автомобили! Но сравнение трех машин одного «десятого» семейства позволит нам уже смелее интерпретировать результаты. Ведь дизайн этих машин выполнен в одном стиле, а их передки и вовсе одинаковы. Так что разницу в обтекаемости, обусловленную именно разными типами кузовов, в этом случае «поймать» будет гораздо проще. Кстати, для пущей корректности все три автомобиля отправились в Дмитров в одинаковой, стандартной комплектации со стальными штампованными дисками, брызговиками за задними колесами и всеми полагающимися стеклоочистителями. И никаких дополнительных молдингов, накладок или антенн. Занятно, что хэтчбек ВАЗ-2112 оказался в аэродинамической трубе Дмитровского автополигона впервые. Нет-нет, машину «продували», но не в Дмитрове, а уже в Тольятти, в недавно построенной вазовской трубе. А в руках дмитровских специалистов по аэродинамике «двенадцатая» успела побывать только в виде пластилинового макета. И каким именно окажется коэффициент аэродинамического сопротивления Сх хэтчбека ВАЗ-2112, дмитровчане только догадывались... Зато и седан, и универсал ВАЗ-2111 прошли в Дмитрове полные циклы доводочных работ. Так что наш тест только подтвердил уже известные специалистам автополигона результаты.

Над пятой дверью ВАЗ-2112 воздушный поток протекает безотрывно, что улучшает характер обтекаемости

Обтекаемость универсала заметно хуже, нежели у седана. Если у «десятки» коэффициент аэродинамического сопротивления Сх равен 0,347, то у универсала он вырос до 0,381! Объясняется это просто. При движении за любым автомобилем возникает зона разрежения. Естественно, что за вертикальной задней стенкой универсала разрежение оказывается намного больше, нежели за багажником седана. А чем обширнее зона пониженного давления за автомобилем, тем существенней она «оттягивает» машину назад, увеличивая аэродинамическое сопротивление. Несмотря на вполне закономерное и ожидаемое ухудшение обтекаемости универсала, полигоновцы все же сокрушались. «Зачем вазовские дизайнеры поставили этот спойлер в задней части крыши? Ведь был у нас гораздо более удачный вариант в виде дефлектора, отсекающего часть воздуха с крыши на дверь багажника. Он и зону разрежения уменьшал, и заднее стекло меньше грязью забрасывало...» Зато с хэтчбеком тольяттинцы не подкачали Сх «двенадцатой» модели оказался равным 0,335, что чуть меньше, чем у седана. Секрет успеха в том, что заднее стекло хэтчбека установлено с гораздо большим наклоном угол к горизонтали составляет менее «пограничных» 28 градусов, и поэтому воздух стекает с машины ровно и безотрывно. А если бы щетка заднего стеклоочистителя «двенадцатой» в состоянии покоя лежала не горизонтально, а фиксировалась бы на стекле в вертикальном положении, то Сх удалось бы еще немного уменьшить.

«Успокоившись» на длинной крыше универсала, воздух сходит с него ровной горизонтальной струей. Но за почти вертикальной задней дверью образуется обширная зона разрежения, увеличивающая Сх

Можно ли соотношение аэродинамических характеристик вазовских седанов, хэтчбеков и универсалов считать закономерным и распространять на другие семейства автомобилей? Специалисты дмитровской трубы согласны дать положительный ответ только применительно к седанам и универсалам практически всегда последние будут иметь худшую обтекаемость и большее значение Сх, нежели трехобъемные машины одного и того же семейства. Кстати, благодаря большей «парусности» боковин универсалы, как правило, лучше «держат дорогу» на высокой скорости, нежели седаны и хэтчбеки (обратите внимание на то, как мал поворачивающий момент Mz у ВАЗ-2111). А вот с хэтчбеками все не так однозначно. Здесь все зависит от геометрии задней части кузова в основном от угла наклона заднего стекла. Если оно стоит почти вертикально, как, например, у хэтчбека VW Golf IV, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Ведь такой хэтчбек почти универсал! Ну, а если стекло задней двери хэтчбека будет установлено столь же отлого, как на вазовской «двенадцатой» модели, то обтекаемость такой машины будет или такой же, как у седана, или лучшей. Впрочем, как показывает практика, лишь продувка в аэродинамической трубе может дать иногда неожиданный, но всегда точный ответ.

Аэродинамические характеристики автомобилей
.	ВАЗ-2110	ВАЗ-2111	ВАЗ-2112
Площадь фронтальной проекции, м2	1,931	1,962	1,944
Сила лобового сопротивления Рх, Н	536	598	521
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,347	0,381	0,335
Подъемная сила Pz, Н	332	-33	295
Опрокидывающий момент Му, Нм	229	21	264
Момент крена Мх, Нм	406	661	498
Поворачивающий момент Mz, Нм	571	339	499

Кстати...

Отличный пример грамотной организации аэродинамики задней части универсала новый Volvo V70, который мы «продували» в Дмитрове прошлой зимой. Над его пятой дверью расположен дефлектор, очень похожий на тот, от установки которого на ВАЗ-2111 в Тольятти отказались. Дефлектор отсекает часть воздушного потока, сходящего с крыши, и направляет его вниз. Какова польза такого приспособления? Во-первых, заднее стекло из-за этого меньше загрязняется. А во-вторых, разрежение позади автомобиля намного падает, что приводит к снижению Сх.

Профиль крыла

Природу возникновения подъемной силы при движении автомобиля проще всего проиллюстрировать на примере самолетного крыла. Ведь оно создает подъемную силу не только потому, что направляет поток вниз, как думают многие (хотя, конечно, подъемная сила и зависит от угла атаки). Все дело в профиле крыла. Форма его сечения такова, что поток воздуха над плоскостью проходит больший путь, чем поток под плоскостью. Поэтому скорость протекания воздуха над крылом и под ним неодинакова над плоскостью поток течет быстрее, что, согласно закону Бернулли, и создает над крылом зону разрежения и, в конечном итоге, подъемную силу.

Д. ШЕВЦОВ Фото автораСправка АР. Автомобили на тест предоставила сеть автосалонов и техцентров Инком. Тел.: (095) 363-00-00.

www.vaz.ee

АЭРОДИНАМИКА

Сх «десятки» чуть выше — из-за небольшой зоны разрежения, возникающей над крышкой багажника

Первое, о чем должен позаботиться настоящий экспериментатор, — соблюдение корректности поставленного опыта. Если мы станем сравнивать характер обтекаемости, например, хэтчбека ВАЗ-2109 и универсала ВАЗ-2104, то выясним лишь отличия в аэродинамике этих конкретных моделей, но не сможем сделать из этого каких-либо общих выводов. Это совершенно разные автомобили! Но сравнение трех машин одного «десятого» семейства позволит нам уже смелее интерпретировать результаты. Ведь дизайн этих машин выполнен в одном стиле, а их передки и вовсе одинаковы. Так что разницу в обтекаемости, обусловленную именно разными типами кузовов, в этом случае «поймать» будет гораздо проще.

Кстати, для пущей корректности все три автомобиля отправились в Дмитров в одинаковой, стандартной комплектации — со стальными штампованными дисками, брызговиками за задними колесами и всеми полагающимися стеклоочистителями. И никаких дополнительных молдингов, накладок или антенн.

Занятно, что хэтчбек ВАЗ-2112 оказался в аэродинамической трубе Дмитровского автополигона впервые. Нет-нет, машину «продували», но не в Дмитрове, а уже в Тольятти, в недавно построенной вазовской трубе. А в руках дмитровских специалистов по аэродинамике «двенадцатая» успела побывать только в виде пластилинового макета. И каким именно окажется коэффициент аэродинамического сопротивления Сх хэтчбека ВАЗ-2112, дмитровчане только догадывались…

Зато и седан, и универсал ВАЗ-2111 прошли в Дмитрове полные циклы доводочных работ. Так что наш тест только подтвердил уже известные специалистам автополигона результаты.

Над пятой дверью ВАЗ-2112 воздушный поток протекает безотрывно, что улучшает характер обтекаемости

Несмотря на вполне закономерное и ожидаемое ухудшение обтекаемости универсала, полигоновцы все же сокрушались. «Зачем вазовские дизайнеры поставили этот спойлер в задней части крыши? Ведь был у нас гораздо более удачный вариант в виде дефлектора, отсекающего часть воздуха с крыши на дверь багажника. Он и зону разрежения уменьшал, и заднее стекло меньше грязью забрасывало…»

Зато с хэтчбеком тольяттинцы не подкачали — Сх «двенадцатой» модели оказался равным 0,335, что чуть меньше, чем у седана. Секрет успеха в том, что заднее стекло хэтчбека установлено с гораздо большим наклоном — угол к горизонтали составляет менее «пограничных» 28 градусов, и поэтому воздух стекает с машины ровно и безотрывно. А если бы щетка заднего стеклоочистителя «двенадцатой» в состоянии покоя лежала не горизонтально, а фиксировалась бы на стекле в вертикальном положении, то Сх удалось бы еще немного уменьшить.

Зато на универсал ВАЗ-2111 действует не подъемная, как обычно, а прижимающая сила! Вдобавок, она великолепно распределена между передними и задними колесами. Кольцевой болид, да и только! В чем секрет? Оказалось, что в длинной крыше. Как протекает воздух над седаном или над хэтчбеком? Взметнувшись за лобовым стеклом, он дугообразно огибает крышу и падает на заднее стекло. Эту дугу хорошо видно, если пустить на лобовое стекло машины тонкую струйку дыма (такую процедуру специалисты называют визуализацией воздушных потоков). В зоне этой дуги создается разрежение — точно так же, как и над самолетным крылом (см. схему внизу). А под днищем автомобиля, как правило, образуется зона повышенного давления. Именно эта разница давлений и обусловливает появление подъемных сил.

А на длинной крыше универсала, особенно если ее должным образом спрофилировать, воздух успевает успокоиться и протекает по-другому, не образуя столь обширной зоны разрежения. Поэтому и подъемная сила у универсала меньше.

А вот с хэтчбеками все не так однозначно. Здесь все зависит от геометрии задней части кузова — в основном от угла наклона заднего стекла. Если оно стоит почти вертикально, как, например, у хэтчбека VW Golf IV, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Ведь такой хэтчбек — почти универсал! Ну, а если стекло задней двери хэтчбека будет установлено столь же отлого, как на вазовской «двенадцатой» модели, то обтекаемость такой машины будет или такой же, как у седана, или лучшей. Впрочем, как показывает практика, лишь продувка в аэродинамической трубе может дать иногда неожиданный, но всегда точный ответ.

Аэродинамические характеристики автомобилей

. ВАЗ-2110 ВАЗ-2111 ВАЗ-2112

Площадь фронтальной проекции, м2 1,931 1,962 1,944

Сила лобового сопротивления Рх, Н 536 598 521

Коэффициент аэродинамического

сопротивления Сх 0,347 0,381 0,335

Подъемная сила Pz, Н 332 -33 295

Опрокидывающий момент Му, Нм –229 21 –264

Момент крена Мх, Нм 406 661 498

Поворачивающий момент Mz, Нм 571 339 499

Кстати…

Отличный пример грамотной организации аэродинамики задней части универсала — новый Volvo V70, который мы «продували» в Дмитрове прошлой зимой. Над его пятой дверью расположен дефлектор, очень похожий на тот, от установки которого на ВАЗ-2111 в Тольятти отказались. Дефлектор отсекает часть воздушного потока, сходящего с крыши, и направляет его вниз. Какова польза такого приспособления? Во-первых, заднее стекло из-за этого меньше загрязняется. А во-вторых, разрежение позади автомобиля намного падает, что приводит к снижению Сх.

Профиль крыла

Природу возникновения подъемной силы при движении автомобиля проще всего проиллюстрировать на примере самолетного крыла. Ведь оно создает подъемную силу не только потому, что направляет поток вниз, как думают многие (хотя, конечно, подъемная сила и зависит от угла атаки). Все дело в профиле крыла. Форма его сечения такова, что поток воздуха над плоскостью проходит больший путь, чем поток под плоскостью. Поэтому скорость протекания воздуха над крылом и под ним неодинакова — над плоскостью поток течет быстрее, что, согласно закону Бернулли, и создает над крылом зонуразрежения и, в конечном итоге, подъемную силу.

auto99.ru

Аэродинамический тест: седан ВАЗ-2110, универсал ВАЗ-2111 и хэтчбек ВАЗ-2112 | Блог по доработке,тюнингу и обслуживанию автомобиля и скутера

Опубликовать

Отправить

Распечатать

Сх «десятки» чуть выше - из-за небольшой зоны разрежения, возникающей над крышкой багажника

Первое, о чем должен позаботиться настоящий экспериментатор, - соблюдение корректности поставленного опыта. Если мы станем сравнивать характер обтекаемости, например, хэтчбека ВАЗ-2109 и универсала ВАЗ-2104, то выясним лишь отличия в аэродинамике этих конкретных моделей, но не сможем сделать из этого каких-либо общих выводов. Это совершенно разные автомобили! Но сравнение трех машин одного «десятого» семейства позволит нам уже смелее интерпретировать результаты. Ведь дизайн этих машин выполнен в одном стиле, а их передки и вовсе одинаковы. Так что разницу в обтекаемости, обусловленную именно разными типами кузовов, в этом случае «поймать» будет гораздо проще. Кстати, для пущей корректности все три автомобиля отправились в Дмитров в одинаковой, стандартной комплектации - со стальными штампованными дисками, брызговиками за задними колесами и всеми полагающимися стеклоочистителями. И никаких дополнительных молдингов, накладок или антенн. Занятно, что хэтчбек ВАЗ-2112 оказался в аэродинамической трубе Дмитровского автополигона впервые. Нет-нет, машину «продували», но не в Дмитрове, а уже в Тольятти, в недавно построенной вазовской трубе. А в руках дмитровских специалистов по аэродинамике «двенадцатая» успела побывать только в виде пластилинового макета. И каким именно окажется коэффициент аэродинамического сопротивления Сх хэтчбека ВАЗ-2112, дмитровчане только догадывались... Зато и седан, и универсал ВАЗ-2111 прошли в Дмитрове полные циклы доводочных работ. Так что наш тест только подтвердил уже известные специалистам автополигона результаты.

Над пятой дверью ВАЗ-2112 воздушный поток протекает безотрывно, что улучшает характер обтекаемости

Обтекаемость универсала заметно хуже, нежели у седана. Если у «десятки» коэффициент аэродинамического сопротивления Сх равен 0,347, то у универсала он вырос до 0,381! Объясняется это просто. При движении за любым автомобилем возникает зона разрежения. Естественно, что за вертикальной задней стенкой универсала разрежение оказывается намного больше, нежели за багажником седана. А чем обширнее зона пониженного давления за автомобилем, тем существенней она «оттягивает» машину назад, увеличивая аэродинамическое сопротивление. Несмотря на вполне закономерное и ожидаемое ухудшение обтекаемости универсала, полигоновцы все же сокрушались. «Зачем вазовские дизайнеры поставили этот спойлер в задней части крыши? Ведь был у нас гораздо более удачный вариант в виде дефлектора, отсекающего часть воздуха с крыши на дверь багажника. Он и зону разрежения уменьшал, и заднее стекло меньше грязью забрасывало...» Зато с хэтчбеком тольяттинцы не подкачали - Сх «двенадцатой» модели оказался равным 0,335, что чуть меньше, чем у седана. Секрет успеха в том, что заднее стекло хэтчбека установлено с гораздо большим наклоном - угол к горизонтали составляет менее «пограничных» 28 градусов, и поэтому воздух стекает с машины ровно и безотрывно. А если бы щетка заднего стеклоочистителя «двенадцатой» в состоянии покоя лежала не горизонтально, а фиксировалась бы на стекле в вертикальном положении, то Сх удалось бы еще немного уменьшить.

Кстати, если вы помните, на первых фотографиях предсерийный хэтчбек представал то с небольшим антикрылышком над стеклом пятой двери, то с мощным лопатообразным антикрылом. В серию пошла последняя, самая серьезная с точки зрения аэродинамики конструкция - очевидно, она эффективнее снижает подъемную силу, действующую на заднюю часть кузова. В результате вазовцам удалось добиться того, что по значению подъемной силы хэтчбек ВАЗ-2112 лишь чуть-чуть проигрывает обычной «десятке». Зато на универсал ВАЗ-2111 действует не подъемная, как обычно, а прижимающая сила! Вдобавок, она великолепно распределена между передними и задними колесами. Кольцевой болид, да и только! В чем секрет? Оказалось, что в длинной крыше. Как протекает воздух над седаном или над хэтчбеком? Взметнувшись за лобовым стеклом, он дугообразно огибает крышу и падает на заднее стекло. Эту дугу хорошо видно, если пустить на лобовое стекло машины тонкую струйку дыма (такую процедуру специалисты называют визуализацией воздушных потоков). В зоне этой дуги создается разрежение - точно так же, как и над самолетным крылом (см. схему внизу). А под днищем автомобиля, как правило, образуется зона повышенного давления. Именно эта разница давлений и обусловливает появление подъемных сил. А на длинной крыше универсала, особенно если ее должным образом спрофилировать, воздух успевает успокоиться и протекает по-другому, не образуя столь обширной зоны разрежения. Поэтому и подъемная сила у универсала меньше. Можно ли соотношение аэродинамических характеристик вазовских седанов, хэтчбеков и универсалов считать закономерным и распространять на другие семейства автомобилей? Специалисты дмитровской трубы согласны дать положительный ответ только применительно к седанам и универсалам - практически всегда последние будут иметь худшую обтекаемость и большее значение Сх, нежели трехобъемные машины одного и того же семейства. Кстати, благодаря большей «парусности» боковин универсалы, как правило, лучше «держат дорогу» на высокой скорости, нежели седаны и хэтчбеки (обратите внимание на то, как мал поворачивающий момент Mz у ВАЗ-2111). А вот с хэтчбеками все не так однозначно. Здесь все зависит от геометрии задней части кузова - в основном от угла наклона заднего стекла. Если оно стоит почти вертикально, как, например, у хэтчбека VWGolfIV, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Ведь такой хэтчбек - почти универсал! Ну, а если стекло задней двери хэтчбека будет установлено столь же отлого, как на вазовской «двенадцатой» модели, то обтекаемость такой машины будет или такой же, как у седана, или лучшей. Впрочем, как показывает практика, лишь продувка в аэродинамической трубе может дать иногда неожиданный, но всегда точный ответ.

Аэродинамические характеристики автомобилей
	ВАЗ-2110	ВАЗ-2111	ВАЗ-2112
Площадь фронтальной проекции, м2	1,931	1,962	1,944
Сила лобового сопротивления Рх, Н	536	598	521
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,347	0,381	0,335
Подъемная сила Pz, Н	332	-33	295
Опрокидывающий момент Му, Нм	-229	21	-264
Момент крена Мх, Нм	406	661	498
Поворачивающий момент Mz, Нм	571	339	499

Кстати...Отличный пример грамотной организации аэродинамики задней части универсала - новый Volvo V70, который мы «продували» в Дмитрове прошлой зимой. Над его пятой дверью расположен дефлектор, очень похожий на тот, от установки которого на ВАЗ-2111 в Тольятти отказались. Дефлектор отсекает часть воздушного потока, сходящего с крыши, и направляет его вниз. Какова польза такого приспособления? Во-первых, заднее стекло из-за этого меньше загрязняется. А во-вторых, разрежение позади автомобиля намного падает, что приводит к снижению Сх.

Профиль крыла

Природу возникновения подъемной силы при движении автомобиля проще всего проиллюстрировать на примере самолетного крыла. Ведь оно создает подъемную силу не только потому, что направляет поток вниз, как думают многие (хотя, конечно, подъемная сила и зависит от угла атаки). Все дело в профиле крыла. Форма его сечения такова, что поток воздуха над плоскостью проходит больший путь, чем поток под плоскостью. Поэтому скорость протекания воздуха над крылом и под ним неодинакова - над плоскостью поток течет быстрее, что, согласно закону Бернулли, и создает над крылом зону разрежения и, в конечном итоге, подъемную силу.

cartuningsite.narod.ru

Богачёв Максим

Я Богачёв Максим Вячеславович родился 20 августа 1994 года, в городе Саранске. С детства я увлекаюсь всевозможной техникой и транспортом. И на этой веб -странице в можете найти то что меня интересует.

Моя презентация про мотоспорт

Реферат по Аэродинамике

Разделы:

АЭРОДИНАМИКА: ФРАГМЕНТЫ ИСТОРИИ

КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ

КАК РОЖДАЛАСЬ "ДЕСЯТКА"

АЭРОДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

ПЕРВЫЕ АВТОМОБИЛИ

Аэродинамика пластиковых навесных комплектов ВАЗ-2110

ВАЗ 2110 НА КОЛЬЦЕВОЙ ТРАССЕ

Заключение

Введение:

Аэродинамика - раздел механики сплошных сред, в котором изучаются закономерности движения воздуха и других газов, а также характеристики тел, движущихся в воздухе. К аэродинамическим характеристикам тел относятся подъемная сила и сила сопротивления и их распределения по поверхности, а также тепловые потоки к поверхности тела, вызванные его движением в воздухе. В аэродинамике рассматриваются такие тела, как самолеты, ракеты, воздушно-космические летательные аппараты и автомобили. В атмосферной аэродинамике изучаются процессы диффузии твердых частиц (например, дыма, смога, пыли) в атмосфере и аэродинамические силы, действующие на здания и другие сооружения. Ниже рассматриваются проблемы, связанные с движением летательных аппаратов, однако те же принципы можно применить к описанию других явлений, изучаемых в общей гидроаэромеханике. Здесь изложены физические законы, управляющие движениями воздуха, и концепции, необходимые для понимания механизмов возникновения подъемной силы и силы сопротивления при различных скоростях полета, включая течения с ударными волнами. На очень больших высотах (свыше 60 км) вследствие очень низкой плотности воздуха возникают некоторые изменения картины обтекания тела.

АЭРОДИНАМИКА: ФРАГМЕНТЫ ИСТОРИИ

Автомобиль - плохо обтекаемое тело. Это - трудный объект с точки зрения аэродинамики. Автомобиль можно сделать идеально обтекаемым телом. Но в таком виде он будет напоминать длинный "огурец на колесах". И не сможет такой "огурчик" колесить по нашим щербатым дорогам. Автомобильный мир пережил настоящий аэродинамический бум в начале 80-х годов. Появилась целая гамма автомобилей с очень низким коэффициентом лобового сопротивления (задача аэродинамики как раз и состоит в том, чтобы снизить этот коэффициент). Сейчас уже никого не удивишь моделью "Ауди 100". Но в 1983 году она всех поразила своим коэффициентом 0, 30. Сама мода на аэродинамические модели привела к тому, что появились автомобили достаточно обтекаемые, с новой формой, стилевыми решениями. Но дело в том, что аэродинамика не играет в автомобиле такую "царственную" роль, как в самолете. Важен комплекс потребительских свойств автомобиля. Основную роль играет не только коэффициент лобового сопротивления, но и совокупность всех аэродинамических показателей. Как возникли аэродинамические трубы? Ведь существуют и другие методы - расчетные (широко применяемые в авиации) и экспериментальные. Но авиационные методы расчетов для автомобиля, как выяснилось, не подходят. Не достаточны и дорожные методы испытаний. Сказываются зависимость от погодных условий и температурных режимов. Не исключены большие погрешности при измерениях. В конце концов, в мире пришли к созданию таких дорогостоящих и сложных установок, как аэродинамические трубы. История построения вазовского аэроклиматического комплекса еще не завершена. Но есть в ней столько необычных моментов, что грех нам, современникам, пропустить мимо ушей фрагменты этой истории. Тем более, что уникальные объекты комплекса (большая и модельная аэродинамические трубы, аэроклиматическая труба, блок климатических камер ) поднимают уровень аэродинамических исследований на ВАЗе на высоту мировых стандартов.

КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ

Мой собеседник - начальник отдела аэроклиматических испытаний Александр Владимирович Балыкин - знает историю аэродинамических исследований на ВАЗе почти досконально (ведь он сам причастен к этой истории). Любопытно, как это было? Как рождались наши модели во времена "дедовских" методов измерений, когда о собственной аэродинамической трубе не могло быть и речи? Рассказ Александра Владимировича проясняет многое: - Аэродинамикой на ВАЗе занимались практически с самого начала. Была даже масштабная модель "копейки" (ВАЗ-2101), которую испытывали в Казанском авиационном институте. Сам я занимался аэродинамикой давно, еще в Горьком, где работал в НИИ, в лаборатории по изучению эксплуатационных свойств автомобиля. Мой шеф - профессор Михаил Васильевич Михайловский - написал первый отечественный учебник по аэродинамике автомобиля. Под его руководством мы вели аэродинамические исследования. В институте начались новые веяния. Нашу тематику изменили. Профессор Михайловский к тому времени умер. Лаборатория практически распалась. На ВАЗ меня пригласили в 1978 году. Начал работать в отделе доводки кузовов. Аэродинамической лаборатории еще не было. Мы создали группу систем (отопления, вентиляции) и аэродинамики. Вскоре начался проект "восьмерки". Главный конструктор Георгий Константинович Мирзоев считал, что нужно вплотную заниматься аэродинамикой этого автомобиля. С этой целью он послал меня в ЦАГИ - Центральный аэрогидродинамический институт имени Жуковского в Москве. Институт был засекреченный, в первый раз меня встретили там лишь в комнате переговоров. Пропуск в институт дали уже во время второй командировки. Аэродинамические трубы в ЦАГИ - авиационные. Они рассчитаны для летательных аппаратов. Там нет пола. Испытания проходят в воздухе… Можете представить, как сложно испытывать автомобиль в трубе, которая для этого не предназначена. Долго рассказывать, но мы построили особое устройство для испытаний нашей модели. В конце концов, в ноябре 1979 года мы провели первую продувку автомобиля 2108 в натуральную величину. А чуть раньше, в феврале, мы с дизайнером Владиславом Пашко проводили дорожные испытания "восьмерки" по аэродинамике. - Значит, именно с "восьмерки" начались в 1979 году активные работы по аэродинамике? - В общем, да. По крайней мере, мы приобрели определенный опыт с "восьмеркой". Как известно, были совместные исследования "восьмерки" с "Порше". Мы обменивались отчетами, но тесного контакта по вопросам аэродинамики с "Порше" не было. Идея о том, что надо строить собственную аэродинамическую трубу, особенно остро возникла с проектом "десятки".

КАК РОЖДАЛАСЬ "ДЕСЯТКА"

Как известно, проект автомобиля ВАЗ-2110 начинался очень давно. Когда-то им занимался еще технический директор Фаршатов. Был сначала "десятый" автомобиль классической компоновки. А в 1984 году стали разрабатывать проект переднеприводной "десятки"… Мы провели 400 экспериментов в ЦАГИ, но аэродинамические весы там рассчитаны на многотонные ле-тательные конструкции. Ничего не получалось с "десяткой", поскольку для нее эти весы были слишком грубыми, измерения были не точными. Терпение иссякло. Четыреста экспериментов - и в результате ничего! Все видели, что прежняя форма автомобиля устарела, еще не успев дожить до конвейера. А прогнозировать "десятку" надо было лет на десять вперед. Поэтому в апреле 1987 года была утверждена новая форма "десятого" автомобиля. Дизайнером новой формы "десятки" был Владимир Ярцев. Как раз в то время было принято решение - доводить этот автомобиль по аэродинамике на фирме "Порше". Так и случилось, что в июле 1987 года мы с Ярцевым поехали на "Порше". Этой поездке предшествовала кропотливая и хлопотная работа. Сначала было изготовлено три макета "десятки" в масштабе 1:4. Мы их возили в Казань, там продували в аэродинамической трубе. Затем везли в Москву, отправляли самолетом на "Порше". В Германии продували макеты и возвращали нам. Так продолжалось с апреля до июля, когда мы уже сами повезли на "Порше" третий вариант макета "десятки". Приехали в исследовательский центр Вайсах. Вместе с сотрудниками "Порше" проводили оптимизацию моделей, а затем макета масштабом 1:1 и, наконец, автомобиля в натуральную величину. Там, в Вайсахе, у нас получались хорошие результаты. Конечно, не все из рекомендаций, полученных на "Порше", были реализованы. Но это, в общем-то, судьба любой исследовательской работы, поскольку и технология, и средства, и возможности впоследствии влияют на многое. - Интересно, а характерная форма багажника "десятки" была продиктована аэродинамикой? - Конечно. Это дало основной эффект по аэродинамике. - Значит, форма "десятки" диктовалась какими-то аэродинамическими закономерностями? - Фактически многое здесь определялось аэродинамикой. Перед нами была поставлена задача - создать автомобиль с хорошей аэродинамикой. Прошло столько лет, автомобиль ВАЗ-2110 давно пошел в серию, а у него досих пор лучшие аэродинамические показатели среди всех вазовских моделей.

АЭРОДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

Прежде чем будущий автомобиль начнут изготовлять серийно, конструкторы проверяют его аэродинамические качества. В свое время это делали с помощью натурных экспериментов. Автомобиль (не модель!) ставили на железнодорожную платформу или на крышу специального автобуса. Во время движения с разной скоростью проводились замеры, фотографирование и киносъемка. Но позже выяснилось, что, расположенная наверху, машина попадала в воздушный поток, который создавал, скажем, мчавшийся автобус. Какие уж тут результаты — ведь важно было узнать обтекание в невозмущенном воздухе. Над движущимся агрегатом (так говорят специалисты) существует «зона спокойствия». Только она очень мала, настоящая автомашина в ней не уместится. Вот почему инженеры и ученые Горьковского сельскохозяйственного института и конструкторско-экспериментального отдела Горьковского автозавода решили располагать на крыше маленькие модели — копии взрослых автомашин, уменьшенные в пять раз (см. рис.1). Для них-то хватит места в «зоне спокойствия». Нужно было только узнать точные границы этой зоны. С этого и начались опыты горьковчан. К передней части автомобиля «Чайка» (ГАЗ-13) крепилось несколько металлических трубок, в них — металлический стакан с дымовой шашкой. Перед тем как трогаться с места, шашка поджигалась. Когда скорость «Чайки» достигала 80 км/час, включалась кинокамера и начиналось фотографирование. Дым четко показывал, куда дуют встречные ветры — незадымленным остался участок, не продуваемый ими. Тут и был поставлен экран для модели. Его размер — 3 X 1,8 м, высота над крышей — 0,4 м, передний край выступает впереди автомобиля на 0,65 м. В центре экрана сделаны специальные весы, к которым и крепится модель. Встречный поток пытается сорвать модель с места, сдвинуть ее. Весы регистрируют усилие и передают на осциллограф. Первыми на весы попали пластмассовые модели автомобиля «Волга» (ГАЗ-21 и ГАЗ-24-2 — один из промежуточных вариантов ГАЗ-24). Пассажирами на крыше «Чайки» они ездили в безветренную погоду по шоссе Москва — Горький. При скорости 120 км/час были записаны усилия, действующие на эти модели. Их сравнили с теми, что были получены раньше — при продувке в аэродинамической трубе. Отличие было ничтожным. Во второй серии испытаний модели обдувались тонкой струей дыма — прямо в центр их «радиатора». Фото- и киносъемка фиксировали поведение проявленного дымом воздушного потока. Выяснилось, например, что у «Волги» (модель ГАЗ-24) он обтекает плавно капот и ветровое стекло, затем опускается за моделью и сужается. У модели УАЗ-469 в передней части возникает мощный подпор воздуха, обтекание нарушается. Часть потока срывается у передней кромки капота, поднимается над УАЗом, образуя завихрения сзади.

ПЕРВЫЕ АВТОМАБИЛИ

Первые автомобили выглядели как обычные конные экипажи, и с позиций аэродинамики их можно было сравнить скорее с парусом, чем со стрелой. Но уже вскоре после выхода на дороги началось изменение их форм. И поскольку в то время постройкой автомобилей, их усовершенствованием и испытаниями, как правило, занимались гонщики, увеличению скорости уделялось очень большое внимание.

Своей продолговатой формой автомобили обязаны опытам с дирижаблями и изобретению торпеды. Новый стиль очень быстро обратил на себя внимание. Когда на очередных гонках на Кубок принца Генриха в 1910 г. выстроились в ряд "Бенц", "Опель", "Гагенау", "Дейц", зрители отметили, что машины сузились и удлинились, на многих из них появились металлические "велосипедного типа" колеса.

Особое внимание было уделено возможному уменьшению сопротивления воздуха, поэтому машины имели ветрорезы на всех выступающих частях, таких, как оси колес, картеры дифференциалов, фонари и др.

"Внешний вид машин получился крайне оригинальным. Кроме того, некоторые автомобили, как, например, "Бенц", были снабжены сплошными колесами без спиц, что также немало содействовало тому отпечатку быстроходности, который имели все автомобили", - писал тогда обозреватель журнала "Автомобиль", не подозревая, что подмеченное им новое качество формы гоночных машин закрепится за автомобилем.

Форма торпеды, стремление достичь по возможности гладких, "бегущих" линий шасси, отсутствие ящиков на подножках, наклонный нос и опущенная задняя часть с верхом, закрытым чехлом, - все это придавало автомобилю быстроходный вид.

На рубеже XIX и XX столетий форма оказалась одним из параметров, от которых зависела скорость. Выработанная таким образом "высокоскоростная" обтекаемая линия из авиации и воздухоплавания, из артиллерийской техники плавно перешла в формы автомобилей. Сам термин "обтекаемость" заимствован из гидро- и аэродинамики. Правда, определять им форму машин стали несколько позже.

В 1921 г. на Берлинском мотор-шоу Эдмонд Румплер представил автомобиль Rumpler Tropfenwagen. Машина имела форму перевернутого самолетного крыла. В аэродинамической трубе (АТ) автомобиль испытали только в 1979 г. Cх = 0,28! Не каждая современная машина может похвастаться такими параметрами.

После Первой мировой войны об аэродинамике автомобилей стали задумываться всерьез. Тогда в Германии осталось мало самолетов и много оборудования для их испытаний, в том числе и АТ. Немцы взялись продувать в них автомобили и добились неплохих результатов. В 30-е годы стремительные линии стали дизайнерской иконой, и появились первые концепт-кары, имеющие обтекаемый кузов, но пока они, скорее, создавали иллюзию скорости, чем реально снижали сопротивление воздуха. Лишь несколько автомобилей были протестированы в АТ (Mercedes Autobahnkurier, Chrysler Airflow и др.).

Понадобилось время, прежде чем конструкторы поняли, что необходимо разглаживать нижнюю часть автомобиля так же, как и его верхнюю, и то, что острые грани на внешней стороне являются серьезной помехой для воздушного потока.

Только после Второй мировой войны испытания в АТ стали неотъемлемой частью проектирования автомобиля. Поначалу аэродинамике стали уделять внимание конструкторы спортивных автомобилей, а серийные машины отвечали, скорее, модным тенденциям. Но на рубеже 60-70-х годов все изменилось.

Наступление энергетического кризиса и, как следствие, повышение цен на топливо одновременно с ростом требований к скоростным характеристикам автомобилей принудили крупных автопроизводителей обратить внимание на аэродинамику. Citroen, Volkswagen, Nissan, Pininfarina, FIAT, Toyota и другие начали обзаводиться комплексами для аэродинамических исследований. Со временем появились фирмы, достигшие великолепных результатов в придании автомобилям хороших аэродинамических свойств. В 1979 г. немецкий журнал Stern испытал в АТ 10 автомобилей. Было отмечено аэродинамическое превосходство Citroen GS. Годом позже газета Die Welt отметила, что "автомобили будущего", разработанные в настоящее время, во многом копируют Citroen CX 1974 г. Аббревиатура CX - прямой намек на хорошую обтекаемость.

Настоящий аэродинамический бум захватил автомобильный мир в начале 80-х годов. Появилось множество автомобилей с очень низким коэффициентом обтекаемости. В 1983 г. Audi-100 поразила всех коэффициентом Cх = 0,3.

Из отечественных автомобилей наилучший коэффициент Cх = 0,335 в настоящее время принадлежит ВАЗ 2112. Правды ради стоит сказать, что этот автомобиль является одним из лучших по аэродинамике в своем классе. Современные концепт-кары ставят новые рекорды по обтекаемости. Уже никого не удивишь показателями Cх = 0,25 или даже ниже. В наш век высоких скоростей стоит ожидать, что автомобили будут становиться более обтекаемыми. А быть может, будут найдены иные решения, которые позволят достигать высоких скоростей. Кто знает. В любом случае экипажи будущего уже вряд ли вернутся к своим старинным, кубическим формам.

Аэродинамика пластиковых навесных комплектов ВАЗ-2110

На сравнительный тест в аэродинамической трубе Дмитровского автополигона мы собрали пять "десяток", оснащенных разными комплектами навесных деталей. Три комплекта - Lada Lady, Титан и Кураж - родом из Тольятти,а Сталкер и Юниор созданы в Москве. Кроме того, мы решили <продуть> в трубе и ВАЗ-21106 - <заряженный> автомобиль с опелевским мотором и доработанными кузовом и подвеской, который малыми партиями выпускается в Тольятти. Ведь <сто шестую> можно считать результатом глубокого тюнинга <десятки>. Причем заводского тюнинга...

Сюрпризы начались уже при подсчете коэффициента аэродинамического сопротивления Сх. Конечно, мы и раньше замечали, как сильно сказывается на аэродинамике автомобиля установка на капоте даже простейшей <мухобойки> (см. АР № 23, 1999). Но не могли предположить, что разброс значений Сх у тюнинговых <десяток> окажется таким большим - до 20%!

К счастью, сюрпризы были по большей части приятными. Во-первых, четыре комплекта из пяти помогли существенно понизить Сх. Лучшим здесь стал ВАЗ-2110 Lada Lady с великолепным результатом 0,315. А явным аутсайдером оказался... ВАЗ-21106. Такое впечатление, что создатели этого автомобиля просто не обращали внимания на величину Сх, полагая, что двухлитровый двигатель Opel с легкостью преодолеет гораздо большую, нежели у обычной <десятки>, силу лобового сопротивления <сто шестой>.

Вторым приятным сюрпризом оказалось снижение подъемной силы: все тюнинговые <десятки> вчистую обыграли стандартную машину. Лучше всех оказались комплекты Юниор и Кураж - их установка на <десятку> может уменьшить подъемную силу соответственно в 5 и в 7 раз! Причем создатели Куража смогли добиться такого результата параллельно со значительным снижением коэффициента лобового сопротивления, что можно считать великолепным результатом. А вот дизайнерам, которые проектировали Юниор, удалось прижать машину к дороге, лишь повысив ее лобовое сопротивление.

Картина с распределением подъемной силы по осям вышла не столь радужной. Чтобы точно зафиксировать распределение подъемных сил, которые действуют на переднюю и на заднюю части автомобиля, измеряется так называемый опрокидывающий момент. В идеале он должен быть равен нулю - это значит, что на передние и задние колеса подъемная сила воздействует одинаково. Так вот, сохранить распределение подъемной силы по осям, свойственное стандартной <десятке>, смогли только ВАЗ-21106 и, в меньшей степени, машины с комплектами Титан и Кураж. А у автомобилей с комплектами Юниор, Lada Lady и, особенно, Сталкер значительная прижимающая сила, действующая на переднюю ось, сочетается с сильной разгрузкой задних колес. На высокой скорости это может увеличить склонность <десятки> к заносу. Итак, какой из вариантов тюнинга лучше - конечно, не с эстетической точки зрения (о вкусах спорить сейчас не будем), а с позиций аэродинамики? Особенно хороши комплекты Lada Lady, Кураж и Титан - они помогут владельцам <десяток> сэкономить топливо и развить большую максимальную скорость. Установка комплекта Юниор тоже не повредит аэродинамике <десятки> - во всяком случае, благодаря заметному уменьшению поворачивающего момента машина должна стать более надежной в управлении на высоких скоростях. А вот разработчикам комплекта Сталкер мы бы порекомендовали еще поработать над аэродинамикой и оптимизировать распределение подъемной силы по осям.

И все-таки - каким же образом небольшие тюнинговые фирмы, которые разрабатывали и выпускают эти обвесы, добились столь впечатляющих аэродинамических успехов? К сожалению, никто из них не пользовался аэродинамической трубой. Как признались нам некоторые из авторов, свои спойлеры и антикрылья они создавали по образу и подобию обвесов на автомобилях зарубежных тюнинговых компаний. И это сработало! Видимо, главное при этом - выбрать правильный образец для подражания...

ВАЗ 2110 НА КОЛЬЦЕВОЙ ТРАССЕ

Попытки прижать кольцевые болиды к трассе за счет создания разрежения под днищем предпринимались давно. Первый серьезный шаг в этом направлении сделал в 1970 году гениальный конструктор Джим Холл. Он решил отсасывать воздух из-под машины Chapparel 2J, построенной для американского кольцевого чемпионата Can Am, при помощи системы вентиляторов — они хорошо были видны сзади. В 1978 году Гордон Марри применил аналогичное решение в Формуле-1 на болидах Brabham BT 46. Острословы окрестили их «пылесосами», а спортивные комиссары FIA быстро наложили запрет на их использование как несоответствующих требованиям регламента. Аэродинамика Формулы-1 пошла по другому пути. Разрежение под днищем стали создавать за счет организованного нужным образом протекания воздуха под машиной. Это явление получило название «граунд-эффекта» (от англ. ground — «земля») и основано на принципе трубки Вентури — понижения давления на стенки трубки по мере увеличения скорости потока. Автором такого решения был Колин Чепмен, работавший в ту пору в фирме Lotus. Кстати, самый известный «автомобильный» пример трубки Вентури — диффузор карбюратора, который резко уменьшается в диаметре в зоне распыла бензина, а потом вновь расширяется. Именно это сужение вызывает рост скорости воздушного потока, из-за чего давление резко снижается — и вызывает истечение бензина из жиклера. Для создания граунд-эффекта сопряжение днища спортивного автомобиля с покрытием трассы в идеальном случае должно представлять как бы половинку разрезанного вдоль диффузора. Часть воздушного потока загоняется под автомобиль, ускоряется в сужающемся канале и выпускается позади автомобиля через вновь расширившийся дефлектор. Ускорение воздуха под автомобилем приводит к понижению его давления, а следовательно, к созданию прижимающей силы. Причем для возникновения максимального «граунд-эффекта» должна быть четко выверена геометрия всех трех фрагментов нижней части болида — переднего воздухозаборника, центральной части днища и канала выпуска воздуха сзади. Для усиления граунд-эффекта Колин Чепмен решил использовать резиновые «юбки», «положительность» говорит о наличии подъемной силы, да и значение немалое. Интересно, что у гоночного Ижа коэффициент качества не изменился — тоже 0,81! Немного улучшает картину перевод антикрыльев под передним бампером и над задней дверью в положение максимального угла атаки — коэффициент уменьшается до 0,64. Но и это значение очень велико — больше, чем у серийных машин вазовского «десятого» семейства. Даже у стандартной «десятки» коэффициент качества составляет 0,61. А у обоих кольцевых седанов аэродинамическое качество намного лучше. Но если у болида команды Лукойл Рейсинг коэффициент всего лишь близок к нулю (0,04) и уменьшается до –0,09 при наклоне антикрыла, то результат машины Восток-Лады просто великолепен: –0,62! Причем, как оказалось, аэродинамическое качество болида не зависит от настроек антикрыла. А самой «качественной» аэродинамикой обладает хэтчбек ВАЗ-2112. Даже у стандартной «двенадцатой» коэффициент качества составляет 0,57. А у гоночного хэтчбека и в «распущенном» состоянии коэффициент падает до –0,64. А после установки на кузов машины дополнительного спойлера коэффициент снизился до рекордного значения –0,83! Кстати, у всех четырех машин теста отмечено многократное уменьшение поворачивающего момента и моментов крена по сравнению со стандартными автомобилями. О чем это говорит? Теоретически кольцевые болиды должны гораздо увереннее держать скоростную прямую, меньше своих стандартных собратьев реагируя на внешние аэродинамические «раздражители» в виде порывов бокового ветра. В целом тест выявил очень интересную ситуацию в классе Супертуризм. Все ведущие команды уже решили проблемы с надежностью машин, резервы форсирования моторов фактически исчерпаны. Что осталось? Совершенствовать аэродинамику болидов! И наш тест показал, что поле для творчества пока есть...

Заключение:

АЭРОДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ – совокупность аэродинамических свойств кузова автомобиля. При движении автомобиля во время движения как бы приходится пробивать воздух, отодвигать его в сторону. Иначе говоря, как бы вытеснять воздух. Это и есть сопротивление воздуха. Чем быстрее едет автомобиль, тем сопротивление это сильнее. Сила сопротивления воздуха состоит из нескольких составляющих, основной из которых является сила лобового сопротивления. Последняя возникает вследствие того, что при движении автомобиля впереди него создается избыточное давление (подпор) воздуха, а сзади пониженное (в сравнении с атмосферным давлением).

Чем больше разница впереди и сзади автомобиля, тем больше лобовое сопротивление. А разница давлений, в свою очередь, зависит от формы автомобиля и скорости его движения.

В начало

АЭРОДИНАМИКА: ФРАГМЕНТЫ ИСТОРИИ

КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ

КАК РОЖДАЛАСЬ "ДЕСЯТКА"

АЭРОДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ

ПЕРВЫЕ АВТОМОБИЛИ

Аэродинамика пластиковых навесных комплектов ВАЗ-2110

ВАЗ 2110 НА КОЛЬЦЕВОЙ ТРАССЕ

Заключение

bogachovmaksai.narod.ru

Аэродинамика. ВАЗ-2114 и ВАЗ-21103М - Автомобильный справочник

Мы захлопнули крышку багажника обновленной «десятки» — и из антикрыла тут же вывалился дополнительный стоп-сигнал. Да, ВАЗ в своем репертуаре... Но мы взяли на тест модернизированный ВАЗ-21103М и рестайлинговую «девятку» с индексом ВАЗ-2114 вовсе не для того, чтобы анализировать качество сборки на опытно-промышленном производстве, где пока делают эти машины. Нам интересно, насколько улучшилась аэродинамика обновленных вазовских автомобилей после рестайлинга. И улучшилась ли?

Хэтчбек ВАЗ-2114 был создан в середине 90-х годов в рамках разработки семейства Самара-2 — это «девятка» с передком от известной нам модели ВАЗ-2115 и с немного измененным дизайном задней части кузова. В те времена тольяттинская аэродинамическая труба еще не действовала, и доводку обтекаемости вазовцы вели здесь, на Дмитровском полигоне. Причем работали «по старинке» — дизайнеры загоняли в трубу обычную «девятку» и прямо на кузове лепили из пластилина разные варианты передней части капота, фальшрадиаторной решетки, переднего бампера... Задача была, как водится, компромиссной — угодить и дизайнерам, и специалистам по аэродинамике. И, конечно же, технологам — все изменения во внешности должны были производиться при неизменных основных кузовных панелях.

Мы уже исследовали аэродинамику седана ВАЗ-2115, который был создан одновременно с «четырнадцатой» (см. АР № 22, 2000). Напомним, что у обновленного седана немного снизился Сх, уменьшилась подъемная сила и заметно улучшилось ее распределение по осям. Достижения хэтчбека ВАЗ-2114 оказались аналогичными. Коэффициент лобового сопротивления Сх у обновленного хэтчбека снизился лишь чуть-чуть — 0,45 против 0,46 у обычной «девятки». Зато баланс подъемных сил изменился коренным образом! На большой скорости передок «девятки» стремится приподняться под действием возникающей немалой подъемной силы, а задние колеса, наоборот, прижимаются к дороге. В случае с обновленным хэтчбеком все иначе — суммарная подъемная сила чуть возросла, но по осям она теперь распределена равномерно. А это сулит более сбалансированное поведение автомобиля на высокой скорости. А знаете, какой из элементов новой внешности наиболее «аэродинамически активен»? Нет, не антикрыло на крышке пятой двери. Это как раз скорее декоративный элемент — плоскость антикрыла практически не нагружается воздушным потоком, утопая в аэродинамической тени наклоненного стекла пятой двери. Округлая «мордочка» — вот что изменяет аэродинамику! Стоило чуть больше наклонить «клюв» капота, как сразу же изменилось положение так называемой точки деления набегающего воздушного потока. Меньшая его часть уходит под днище, большая — наверх на капот, на лобовое стекло и далее растекается по кузову. Именно объемное соотношение этих потоков, а также скоростей течения воздуха в них и определяют величины подъемных сил. Так как теперь наверх уходит больше воздуха, то пропала зона разрежения над капотом — и уменьшилась подъемная сила передней оси. Более быстрый поток над крышей заставил эффективнее работать кузов в роли «взлетающего» крыла — разгрузилась задняя ось.

А подъемная сила у обновленной «десятки» снижена почти вдвое — при весьма благоприятном характере ее распределения по осям (опрокидывающий момент остался практически неизменным). На уменьшение отрыва передних колес «заработал» больший угол наклона новой фальшрадиаторной решетки — воздух с нее стал перетекать на капот плавнее, снижая разрежение. А на уменьшение подъемной силы задней оси благотворно повлияло антикрыло на крышке багажника. Во-первых, его плоскость нагружается ниспадающим с крыши воздушным потоком. А во-вторых, антикрыло задерживает часть воздуха перед собой, благодаря чему уменьшается зона разрежения на стыке заднего стекла и крышки багажника.Так что в случае с модернизированной «десяткой» антикрыло — это не бутафория, а реально действующий аэродинамический элемент. Еще бы качество сборки подтянуть, чтобы стоп-сигнал не вываливался... Справка АР. Автомобили на тест предоставил салон Автомир.

Источник: Авторевю, Дмитрий ШЕВЦОВ

avtotrec.ru