На управляемость автомобилем, его прижимную силу, сцепление с дорогой и даже способность оставаться чистым влияет множество факторов, в том числе, аэродинамические качества. Двигаясь с большой скоростью, машина сталкивается со встречным потоком воздуха. Чем больше сопротивление, тем больше топлива тратит двигатель, чтобы ему противостоять. Поэтому гоночные болиды и спорткары делают обтекаемыми, а самолеты оборудованы заостренной носовой частью, рассекающей поток воздуха для снижения сопротивления.
Автомобиль и аэродинамика
Чтобы понять, как внешние силы влияют на автомобиль, разберемся в основных понятиях аэродинамики:
Рх — воздушное сопротивление, которое всегда направлено в противоположную сторону. Простыми словами, ветер в лицо. Эта аэродинамическая сила увеличивается параллельно скорости, а если еще ветер дует вам навстречу, Рх в несколько раз сильнее.
Рz — подъемная сила. Воздух, встречаясь с кузовом автомобиля, делится на частицы потока. Часть обтекает машину сверху, часть течет под днищем, проходя гораздо меньший путь, чем верхние частицы. Физика говорит нам о том, что чем меньше скорость частиц, тем больше давление среды. Проще говоря, частицы воздуха под днищем при большой скорости создают “подушку”, из-за которой авто становится крылом и теряет сцепление с дорогой. Поэтому у гоночных болидов супер низкая посадка.
Му — момент опрокидывания. Иными словами, это коэффициент распределения нагрузки между осями авто. Сопротивление воздуха (Рх) всегда воздействует на продольную ось машины под углом. Чем ниже показатель Му, тем автомобиль более управляем на высоких скоростях.
Мх и Мz — моменты крена и разворота. Простыми словами, это способность автомобиля удерживаться на дороге при боковом ветре.
Как подружиться с аэродинамикой? Тюнинг
Для уменьшения сопротивления автолюбители модернизируют свои автомобили, устанавливая на них дополнительные детали. Рассмотрим наиболее популярные средства тюнинга:
Антикрыло. Борется с подъемной силой автомобиля, увеличивая сцепление с дорогой и управляемость. Кроме низкого клиренса прижимную силу увеличивает жесткая подвеска. Самый яркий пример антикрыла — болиды Ф1. Но есть и риск, слишком большие размеры антикрыла сводят на нет подъемную силу, но увеличивают аэродинамическое сопротивление, а значит увеличивается расход топлива. Скорость при этом значительно падает.
Выход нашли инженеры спорткаров — придумали регулируемое антикрыло.
Спойлер. Применяется для изменения направления потока воздуха. Если этот элемент тюнинга выполнен и установлен правильно, воздушный поток беспрерывно и плавно обтекает автомобиль по всей поверхности. Устойчивость автомобиля на больших скоростях остается неизменной. Принято считать, что спойлеры устанавливают только на багажниках, но на самом деле, пороги и бамперы — те же спойлеры, только большие .
Диффузор. Направлен на повышение прижимной силы. Днище автомобиля имитирует трубку Вентури. при движении создается мощный поток воздуха под днищем, буквально присасывающий машину к дороге. В обычных машинах диффузор располагается в задней части автомобиля.
Как снизить аэродинамическое сопротивление
Чтобы улучшить динамику, нужно снять с машины все лишнее. Вот как простые действия увеличивают коэффициент сопротивления:
боковые зеркала, антенна и открытые окна добавляют по 5% к сопротивлению
открытый люк + 3%.
широкие шины, небольшие брызговики на колесах и открытый люк на крыше — плюс 3% за каждый параметр.
Большие брызговики прибавят к сопротивлению 6%, а багажник на крыше — сразу 10%.
Важность заводских настроек автомобиля
Пытаясь улучшить свой автомобиль, не стоит забывать, что ГИБДД весьма скептически относится к переделкам машины. Малейшее несоответствие характеристик авто с заявленными производителем влечет за собой штраф от 500 рублей, а в некоторых случаях — лишение прав и аннулирование регистрации за изменение конструкции.
В России тюнинг автомобилей получил широкое распространение, поэтому власти пошли на некоторые уступки. Появились просчитанные инженерами, проверенные и зарегистрированные решения. Поэтому, переделывая автомобиль, стоит обратиться именно к ним, а не вешать спойлер, собранный соседом в гараже. В лучшем случае, вы получите штраф, а в худшем — можете потерять управление и пострадать в ДТП. С физикой и аэродинамикой шутки плохи.