8 (913) 791-58-46
Заказать звонок

Коэффициент сопротивления воздуха


Сопротивление воздуха (аэродинамическое)

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
68022 5

На расход топлива, в особенности при больших скоростях движения, значительное влияние оказывает сопротивление воздуха (аэродинамическое сопротивление), сила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости и рассчитывается по формуле

Pv = cx·S·v2·ρ/2,

где S – площадь фронтальной проекции автомобиля, м2; v – скорость движения автомобиля относительно воздуха, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м3; cх – коэффициент аэродинамического сопротивления.

Аэродинамическое сопротивление не зависит от массы автомобиля [2]. Площадь фронтальной проекции автомобиля определяется формой кузова и требованиям по обеспечению комфортного расположения водителя и пассажиров на сиденьях. Например, автомобиль большого класса может быть ниже, чем малого, так как сиденья у него зачастую располагаются ниже. У автомобиля малого класса из-за его небольшой массы и длины сиденья расположены выше над полом, и поэтому расстояние между передними и задними сиденьями меньше. Более прямое расположение водителя и пассажиров в автомобиле малого класса требует его большей высоты, но меньшей длины. Площади фронтальных проекций обоих автомобилей при этом почти одинаковы, но низкий и длинный кузов автомобиля большого класса аэродинамически более выгоден.

Мощность двигателя, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления, пропорциональна, следовательно, кубу скорости:

Nv = Pv·v/3600 (кВт),

где v — относительная скорость движения автомобиля, км/ч.

Коэффициент аэродинамического сопротивления, как видно из таблицы, представленной ниже, изменяется в широком диапазоне в зависимости от формы кузова автомобиля.

Аэродинамическое сопротивление различных автомобилей
Кузов автомобиля Коэффициент сопротивления воздуха c x Мощность, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления (кВт), при площади фронтальной проекции 2 м2 и скорости
40 км/ч 80 км/ч 120 км/ч
Открытый четырёхместный 0,7 – 0,9 1,18 – 1,47 9,6 – 11,8 31,0 – 40,5
Закрытый, с наличием углов и граней 0,6 – 0,7 0,96 – 1,18 8,0 – 9,6 26,4 – 30,8
Закрытый, с закруглением углов и граней 0,5 – 0,6 0,80 – 0,96 6,6 – 8,0 22,0 – 26,4
Закрытый понтонообразный 0,4 – 0,5 0,66 – 0,80 5,2 – 6,6 17,6 – 22,0
Закрытый, хорошо обтекаемый 0,3 – 0,4 0,52 – 0,66 3,7 – 5,2 13,2 – 17,6
Закрытый, аэродинамически совершенный 0,20 – 0,25 0,33 – 0,44 2,6 – 3,3 9,8 – 11,0
Грузовой автомобиль 0,8 – 1,5
Автобус 0,6 – 0,7
Автобус с хорошо обтекаемым кузовом 0,3 – 0,4
Мотоцикл 0,6 – 0,7

Коэффициент аэродинамического сопротивления устанавливается продувкой автомобиля или его макета в аэродинамической трубе или приближенно в ходе эксплуатационных испытаний. При испытаниях в аэродинамической трубе на макетах получаются менее точные значения, чем при тех же испытаниях на реальных автомобилях. Это вызвано тем, что на изменение сопротивления воздуха оказывают влияние неточности изготовления некоторых узлов и деталей автомобиля: ручек дверей, днища кузова, бамперов, зеркал заднего вида и т. д. Кроме того, значительное влияние на величину сх оказывает воздух, проходящий в кузов для охлаждения и вентиляции.

При больших скоростях движения автомобиля аэродинамическое сопротивление является преобладающим.

На рисунке ниже показано изменение мощностей, необходимых для преодоления сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv в зависимости от скорости v для автомобиля среднего класса. При скорости 60 км/ч мощности, необходимые для преодоления сопротивления качению и сопротивления воздуха, равны, что характерно для данного вида автомобилей. По сумме потребляемых мощностей можно убедиться в важности сопротивления воздуха. При скорости 80 км/ч мощность, затрачиваемая на его преодоление, в 4 раза больше, чем при скорости 40 км/ч, а при скорости выше, чем 120 км/ч, общая мощность, необходимая для движения, растет почти пропорционально кубу скорости автомобиля.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению
Масса автомобиля 1350 кг, площадь фронтальной проекции S автомобиля 2 м2; коэффициент сопротивления качению f равен 0,015; коэффициент аэродинамического сопротивления сх равен 0,456.

При определении мощности двигателя, необходимой для достижения максимальной скорости, большей той, которую обеспечивает номинальная мощность установленного на автомобиле двигателя, можно использовать без значительной ошибки следующее соотношение:

N2 = N1·(v2/v1)3,

где N2 – требуемая мощность, кВт; N1 – достигнутая максимальная мощность, кВт; v2 – требуемая скорость, км/ч; v1 – достигнутая максимальная скорость, км/ч.

Через точку X – максимальная мощность N1 при максимальной скорости v1 – проведена кривая зависимости мощности от куба скорости. Разница между этой кривой и линией мощности, требуемой для движения при максимальной скорости, незначительна.

Показанная сумма мощностей сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv представляет собой мощность сопротивления равномерному движению автомобиля по горизонтальному участку дороги при безветрии.

Последнее обновление 02.03.2012
Опубликовано 16.03.2011

Читайте также

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 110 - 114 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Коэффициент обтекаемости автомобиля

  Марка автомобиля Cx
1 Alfa Romeo 164 0,30
2 Alfa Romeo 33 1.5 0,36
3 Alfa Romeo 33 1.5 4x4 Estate 0,36
4 Alfa Romeo 33 Green Cloverleaf 0,36
5 Alfa Romeo 75 2.0 Twin Spark 0,36
6 Alfa Romeo 75 2.5 Automatic 0,36
7 Alfa Romeo 75 2.5 Cloverleaf 0,36
8 Alfa Romeo 75 2.5 Green Cloverleaf 0,36
9 Alfa Romeo 90 2.5 Gold Cloverleaf 0,38
10 Alfa Romeo Arna 1.3 SL 0,38
11 Alfa Romeo Brera V6 2007 0,34
12 Aston Martin DB7 1996 0,34
13 Aston Martin DB7 Vantage 1999 0,34
14 Aston Martin DBS 2007 0,36
15 Aston Martin Vantage S 2012 0,34
16 Aston Martin Virage 2012 0,34
17 Audi 200 Avant Quattro C3 0,35
18 Audi 200 Quattro C3 0,33
19 Audi R8 V10 2008 0,36
20 Audi R8 V8 2007 0,34
21 Audi RS3 Sportback 2010 0,36
22 Audi RS5 2012 0,33
23 Audi S4 B8 2012 0,28
24 Audi S7 2012 0,30
25 Audi TT Coupe 1.8T (mk1) 2000  0,32
26 Audi TT Coupe Quattro 3.2 (mk2) 2006  0,30
27 Austin Metro Mayfair 1.3 0,38
28 Austin Montego 1.6 HL 0,37
29 Austin Montego 1.6L Estate 0,37
30 Austin Montego 2.0 Mayfair Automatic 0,37
31 Austin Rover Metro 6R4 0,48
32 Bentley Continental Flying Spur Speed 2011 0,31
33 Bentley Continental GT 2012 0,32
34 Bentley Continental GT Speed 2008 0,33
35 Bentley Continental T 1997 0,37
36 Bentley Mulsanne 2011 0,35
37 BMW 323i SE E46 0,29
38 BMW 325i E30 4-door 0,38
39 BMW 518i E28 0,39
40 BMW 530i SE E34 0,31
41 BMW 650i F12 2011 0,31
42 BMW 650I Gran Coupe 2012 0,29
43 BMW 735i E32 0,32
44 BMW 850 CSI 1994 0,31
45 BMW M3 E30 1989 0,33
46 BMW M3 E46 2001 0,32
47 BMW M3 E90 2007 0,31
48 BMW M3 E92 2011 0,31
49 BMW M5 F10 2012 0,33
50 BMW M6 (mk2) 2005 0,32
51 BMW X5 M 2012 0,38
52 BMW Z3 M Coupe 1999 0,38
53 BMW Z3 M Roadster 2001 0,41
54 BMW Z4 3.0 Coupe (Mk1) 2007  0,34
55 BMW Z4 sDrive35i (mk2) 2011 0,35
56 BMW Z8 2000  0,38
57 Bugatti EB110 1994 0,30
58 Bugatti Veyron 16.4 2010 0,36
59 Cadillac Eldorado Touring Coupe 1995 0,36
60 Caterham 7 CSR200 2008 0,70
61 Chevrolet Camaro SS (mk4) 1998 0,34
62 Chevrolet Camaro ZL1 (mk5) 2012 0,35
63 Chevrolet Corvette (C6) 2004 0,28
64 Chevrolet Corvette (C6) Z06 2006 0,31
65 Chevrolet Corvette LS1 (C5) 1997 0,29
66 Chevrolet Corvette Z06 (C5) 2002 0,31
67 Chevrolet Monte Carlo SS (mk5) 1999 0,32
68 Citroen 22 TRS 0,35
69 Citroen AX 1.4 GT 0,31
70 Citroen AX 11 TRE 3-door 0,31
71 Citroen AX 11 TRE 5-door 0,31
72 Citroen AX 14 TRS 0,31
73 Citroen C4 VTS 2006 0,28
74 Citroen CX 25 GTi Turbo 0,36
75 Daewoo Matiz 0,36
76 Daihatsu Charade 1.0 Turbo 0,32
77 Daihatsu Charade CX 1.0TD 0,32
78 Daihatsu Domino 0,36
79 Dodge Challenger SRT8 392 2012 0,36
80 Dodge Viper GTS (mk2) 1997 0,35
81 Dodge Viper RT/10 (mk2) 1996 0,52
82 Dodge Viper RT/10 (mk4) 2010 0,39
83 Ferrari 360 Modena 1999 0,34
84 Ferrari 365 GTB Daytona 1968 0,40
85 Ferrari 456GT 1993 0,29
86 Ferrari 458 Italia 2009 0,33
87 Ferrari 512TR 1992 0,30
88 Ferrari 550 Maranello 1997 0,33
89 Ferrari 575M Maranello 2002 0,30
90 Ferrari 599 GTB Fiorano 2006 0,34
91 Ferrari California 2012 0,32
92 Ferrari F12 Berlinetta 2012 0,30
93 Ferrari F355 1995 0,33
94 Ferrari F40 1991 0,34
95 Ferrari F430 2005 0,34
96 Ferrari F50 1996 0,37
97 Ferrari FF 2011 0,35
98 Fiat Croma 2.0 Turbo i.e 0,32
99 Fiat Croma ie Super 0,32
100 Fiat Croma ie Turbo 0,33
101 Fiat Panda 750L 0,41
102 Fiat Regata 100S Weekend 0,37
103 Fiat Regata DS Diesel 0,37
104 Ford Cougar 1999 0,31
105 Ford Escort RS Turbo Mk4 0,36
106 Ford Escort ZX2 Sport (USA) 1997  0,36
107 Ford Fiesta 1.4 S Mk2 0,40
108 Ford Fiesta 1.8 XR2i 16v Mk3 0,34
109 Ford Fiesta ST (mk5) 2007 0,34
110 Ford Focus ST (mk2) 2006 0,34
111 Ford Granada 2.0i Ghia Mk3 0,33
112 Ford Granada Scorpio 2.8i 0,34
113 Ford Granada Scorpio 4x4 2.8i 0,34
114 Ford GT 2003 0,35
115 Ford Shelby GT500 2006 0,38
116 Ford Sierra 1.8 GL 0,34
117 Ford SVT Mustang Cobra (mk4) 2003 0,38
118 Gumpert Apollo 2005 0,39
119 Honda Accord 2.0 EX mk3 0,32
120 Honda Accord Aerodeck 2.0 EXi mk3 0,34
121 Honda Accord Aerodeck EXi Auto mk3 0,34
122 Honda Accord EXi mk3 0,32
123 Honda Aerodeck EX mk3 0,34
124 Honda Civic 1500 GT mk3 0,35
125 Honda Civic Shuttle 4WD 0,40
126 Honda Civic SI (mk6) 1999 0,34
127 Honda Civic SI (mk7) 2001 0,33
128 Honda Civic Type R 2008 0,34
129 Honda Integra 1.5 mk1 0,38
130 Honda Integra 1.6 EX16 mk1 0,38
131 Honda Integra Type R (mk3) 1997 0,32
132 Honda Legend Coupe mk1 0,30
133 Honda NSX 1998/ 0,32
134 Honda Prelude SH (mk5) 1997 0,32
135 Honda S2000 0,33
136 Hyundai Pony 1.3 GL mk2 0,38
137 Hyundai Pony 1.5 GLS mk2 0,30
138 Infiniti FX50 2011 0,35
139 Isuzu Piazza 0,33
140 Isuzu Piazza 0,33
141 Isuzu Piazza Turbo 0,33
142 Jaguar XFR 5.0 V8 2012 0,29
143 Jaguar XJ6 3.6 Series 3 0,37
144 Jaguar XJR-15 1995 0,30
145 Jaguar XK8 1997 0,32
146 Jaguar XKR (mk2) 2007 0,34
147 Jaguar XKR 2000 0,32
148 Jaguar XKR-S 5.0 V8 2012 0,34
149 Jeep Grand Cherokee SRT8 2012 0,39
150 Koenigsegg Agera 2012 0,33
151 Lamborghini Diablo 6.0 2001 0,31
152 Lamborghini Gallardo LP560-4 2008 0,35
153 Lamborghini Murcielago 2002 0,33
154 Lancia Delta 1600 GT mk1 0,37
155 Lancia Delta HF Integrale 1993 0,41
156 Lancia Thema 2.0 ie Turbo 0,32
157 Lancia Thema 2.0ie 16v SE Turbo 0,32
158 Lancia Thema i.e Turbo 0,32
159 Lancia Thema V6 0,32
160 Lancia Y10 Touring 0,31
161 Lancia Y10 Turbo 0,31
162 Lexus IS-F 2008 0,30
163 Lexus LFA 2012 0,31
164 Lexus LS400 0,27
165 Lotus Elise (mk1) 1997 0,34
166 Lotus Elise 111R (mk2) 2004 0,42
167 Lotus Elise S (mk3) 2012 0,41
168 Lotus Esprit Turbo 1997 0,33
169 Lotus Esprit Turbo HC 0,33
170 Lotus Excel SA 0,32
171 Lotus Excel SE 0,32
172 Maserati Gran Turismo S Auto 2008 0,33
173 Mazda 121 1.3 LX Sun Top 0,36
174 Mazda 323 1.5 GLX Saloon mk5 0,37
175 Mazda 626 2.0i Coupe GC 0,35
176 Mazda MX-5 (mk1) 1998 0,38
177 Mazda RX-7 (mk3) 1993 0,33
178 Mazda RX-7 FD 0,31
179 Mazda RX-8 2005 0,31
180 Mazda3 MPS (mk1) 2006 0,31
181 Mazda6 MPS 2006 0,30
182 McLaren F1 1997 0,31
183 McLaren MP4-12C 2011 0,36
184 Mercedes Benz 190D 2.5 Diesel 0,33
185 Mercedes Benz 190E 2.3-16 0,32
186 Mercedes Benz 200 W124 0,29
187 Mercedes Benz 260E W124 0,30
188 Mercedes Benz 300 SL R107 0,41
189 Mercedes Benz 300E W124 0,30
190 Mercedes Benz E320 CDi Avantgarde Estate W210 0,27
191 Mercedes-Benz 190 2.5-16 1990 0,29
192 Mercedes-Benz 300E Road Test 1985 W124 Series 0,29
193 Mercedes-Benz 600SL (R129) 1993 0,45
194 Mercedes-Benz C63 AMG (W204) 2008 0,32
195 Mercedes-Benz CL500 (С215) 2000 0,28
196 Mercedes-Benz CL63 AMG (C216) 2007 0,30
197 Mercedes-Benz CLK320 (C208) 1998 0,32
198 Mercedes-Benz CLK55 AMG (C209) 2001 0,29
199 Mercedes-Benz CLK-GTR 1998  0,45
200 Mercedes-Benz S600 L 2011 0,28
201 Mercedes-Benz SL500 (R231) 2012 0,29
202 Mercedes-Benz SLK230 (R170) 1999 0,34
203 Mercedes-Benz SLK32 AMG (R170) 2002 0,34
204 Mercedes-Benz SLK320 (R170) 2001 0,34
205 Mercedes-Benz SLK55 AMG (R172) 2011 0,34
206 Mercedes-Benz SLS AMG 2011 0,36
207 MG Montego 2.0 Turbo 0,35
208 Mini Cooper S (mk2) 2003 0,37
209 Mini Cooper S (mk3) 2008 0,36
210 Mitsubishi 3000GT VR-4 1994 0,33
211 Mitsubishi Cordia 1.8 Turbo 1986 0,34
212 Mitsubishi Eclipse GS-T (mk2) 1995 0,29
213 Mitsubishi Eclipse GTS (mk3) 2002 0,35
214 Mitsubishi Lancer 1.5 GLX 1986 0,37
215 Mitsubishi Lancer EVO IX 2007 0,36
216 Mitsubishi Lancer EVO X 2009 0,34
217 Nissan 200SX SE-R (S14) 1995 0,34
218 Nissan 240SX SE (S13) 1991 0,30
219 Nissan 300ZX TURBO (Z32) 1990 0,31
220 Nissan 350Z (Z33) 2003 0,29
221 Nissan 370Z (Z34) 2010 0,30
222 Nissan Bluebird 1.6 LX 1986 0,37
223 Nissan GT-R (R35) 2009 0,27
224 Nissan Laurel 2.4 SGL 1986 0,38
225 Nissan Laurel 2.4 SGLi 1986 0,38
226 Nissan Skyline GT-R V-Spec (R32) 1994 0,35
227 Nissan Sunny 1.3 LX 1986 0,33
228 Nissan Sunny 1.6 SLX Coupe 1986 0,30
229 Opel Astra OPC (mk3) 2007 0,34
230 Opel Corsa OPC (mk4) 2008 0,34
231 Pagani Huayra 2011 0,31
232 Panoz AIV Roadster 1997 0,72
233 Panoz Esperante 1999 0,39
234 Peugeot 205 1.4 GT 0,35
235 Peugeot 205 1.6 GTi 0,34
236 Peugeot 205 CTi Cabriolet 0,36
237 Peugeot 207 RC 2007 0,32
238 Peugeot 305 1.9 GTX 0,38
239 Peugeot 309 1.3 GL 0,30
240 Peugeot 309 1.3 GLX 0,30
241 Peugeot 309 GR 0,33
242 Peugeot 309 GTi 0,30
243 Peugeot 309 SRD Diesel 0,33
244 Peugeot 505 GTi Family Estate 0,37
245 Peugeot RCZ 2011 0,33
246 Plymouth Prowler 1999 0,52
247 Pontiac Firebird Trans AM (mk4) 1996 0,34
248 Porsche 911 (901) 1965 0,39
249 Porsche 911 (964) 1989 0,32
250 Porsche 911 (964) Turbo 1991 0,37
251 Porsche 911 (993) Turbo 1995 0,34
252 Porsche 911 930 Carrera SE 0,39
253 Porsche 911 Carrera (996) 1999 0,30
254 Porsche 911 Carrera S (991) 2012 0,29
255 Porsche 911 Carrera S (997) 2005 0,28
256 Porsche 911 GT2 (996) 2002 0,34
257 Porsche 911 GT2 RS (997) 2012 0,34
258 Porsche 911 GT3 RS 4.0 (997) 2012 0,34
259 Porsche 911 Turbo (996) 2001 0,32
260 Porsche 911 Turbo (997) 2008 0,31
261 Porsche 911 Turbo S (993) 1997 0,34
262 Porsche 924S 0,33
263 Porsche 944 Turbo 0,33
264 Porsche 959 1990 0,31
265 Porsche Boxster 0,31
266 Porsche Boxster (986) 2000 0,31
267 Porsche Boxster S (981) 2012 0,31
268 Porsche Boxster S (986) 2000 0,32
269 Porsche Cayenne Turbo 2012 0,36
270 Porsche Cayman S 2007 0,29
271 Porsche Panamera Turbo 2009 0,30
272 Reliant Scimitar 1800 Ti 0,40
273 Reliant Scimitar SS1 1600 0,40
274 Renault 21 GTS 0,31
275 Renault 21 Savanna GTX 0,31
276 Renault 21 Ti 0,31
277 Renault 21 TX 0,32
278 Renault 25 2.2 GTX 0,31
279 Renault 25 V6 Turbo 0,33
280 Renault 5 GT Turbo 0,36
281 Renault 5 GTL 0,35
282 Renault 5 TSE 0,35
283 Renault 9 Turbo 0,37
284 Renault Alpine GTA V6 0,30
285 Renault Clio 1.4 RT mk1 0,32
286 Renault Clio RS (mk3) 2008 0,34
287 Renault GTA V6 Turbo 0,30
288 Renault Safrane V6 RXE 0,30
289 Rolls-Royce Ghost 2011 0,33
290 Rolls-Royce Phantom 2011 0,38
291 Rover 820 Fastback 0,32
292 Rover 820 SE 0,32
293 Rover 825i 0,32
294 Rover 827 SLi 0,32
295 Rover 827 Sterling 0,32
296 Rover Metro 1.4 SD Diesel 0,36
297 Rover Sterling Automatic 0,32
298 Saab 900 Turbo mk1 0,39
299 Saab 9000 Turbo 16 0,34
300 Saab 9000 Turbo 16 0,34
301 Saab 9000i 0,34
302 Saab 900i mk1 0,41
303 Saab 9-3 (mk1) Viggen 0,32
304 Saleen S7 2002 0,32
305 Seat Ibiza 1.5 GLX 0,36
306 Seat Malaga 1.5 GLX 0,39
307 Skoda Octavia RS 2007 0,31
308 Spectre R42 1998 0,33
309 Subaru 1.8 GTi 0,35
310 Subaru 1800 RX Turbo 0,35
311 Subaru Impreza 2.5RS (mk1) 1997 0,36
312 Subaru Impreza WRX (mk2) 2002 0,34
313 Subaru Impreza WRX STI (mk3) 2009 0,36
314 Suzuki Alto GLA 0,36
315 Suzuki Swift 1.3 GLX 1987 0,36
316 Suzuki Swift 1.3 GLX Executive 1987 0,36
317 Toyota Camry 2.0 Gli 1987 0,35
318 Toyota Camry 3.0 V6 Gxi 1992 0,32
319 Toyota Celica 2.0 GT 1985 0,31
320 Toyota Celica 2.0 GT ST162 mk4 0,31
321 Toyota Celica GT Cabriolet 1987 0,31
322 Toyota Celica GT-Four ST165 mk4 0,31
323 Toyota Celica GT-S (mk7) 1999 0,34
324 Toyota Corolla 1.6 Executive 1987 0,35
325 Toyota Corolla GT Hatchback 1985 0,34
326 Toyota GT 86 2012 0,27
327 Toyota MR2 Mk1 0,34
328 TOYOTA MR-SPYDER (mk3) 0,31
329 Toyota Starlet 1.0 GL 1985 0,35
330 Toyota Supra 3.0i mk3 0,32
331 Toyota Supra 3.0i Turbo mk3 0,32
332 Toyota Supra Turbo (mk4) 1994 0,32
333 TVR Cerbera 4.5 0,35
334 Vauxhall Belmont 1.6 GL 0,32
335 Vauxhall Belmont 1.8 GLSi 0,32
336 Vauxhall Calibra 2.0i 16v 0,26
337 Vauxhall Calibra 2.0i 16v 4x4 0,29
338 Vauxhall Nova 1.3 GL Hatchback 0,36
339 Vector M12 1996  0,34
340 Vector W8 Twin Turbo 1991 0,30
341 Volkswagen Golf 1.8 GL Mk2 0,34
342 Volkswagen Jetta GT Mk 2 0,36
343 Volkswagen Polo 1.3 GL mk2 0,39
344 Volkswagen Polo Coupe 1.3 S mk2 0,40
345 Volkswagen Scirocco 1800 GTX Mk 1 0,38
346 Volkswagen Scirocco GTX 16v Mk 1 0,38
347 Volkswagen Vento 2.0 GL 0,32
348 Volvo 340 1.4 GL 0,40
349 Volvo 340 GLE 0,37
350 Volvo 480 ES 0,34
351 Volvo 740 GLT Automatic 0,40
352 Volvo 760 Turbo 0,39
353 Volvo 760 Turbo Estate 0,37
354 Volvo 850 2.0 GLT 0,32
355 Volvo 850 2.5 GLT Auto 0,32
356 Volvo C70 Coupe 1998 0,32
357 VW Beetle GLS 1.8T (mk2) 1999 0,38
358 VW Golf GTI (mk4) 1999 0,34
359 VW Golf GTI (mk5) 2007 0,32
360 VW Golf GTI (mk6) 2010 0,32
361 VW Golf R (mk6) 2012 0,34
362 VW Scirocco 2010 0,34
363 VW VR6 (mk3) 1995 0,34

Аэродинамическое сопротивление автомобиля

В процессе проектирования и создания конструкторами очень тщательно прорабатывается аэродинамика автомобиля, поскольку она оказывает значительное влияние на технические показатели модели.

При движении автомобиля большая часть мощности силовой установки уходит на преодоление сопротивления, создаваемого воздухом. И правильно созданная аэродинамика автомобиля позволяет уменьшить это сопротивление, а значит на борьбу с противодействием находящего воздушного потока потребуется затратить меньше мощности, и соответственно – топлива.

Измерение аэродинамики автомобиля проводится для изучения сил, создаваемых воздушным потоком и воздействующих на транспортное средство. И таких сил несколько – подъемные и боковые, а также лобовое сопротивление.

Лобовое сопротивление и коэффициент Сх

По большей части все работы с кузовом авто направлены на преодоление лобового сопротивления, поскольку именно эта сила самая значительная.

Движение потоков воздуха

За основу при расчетах берется сила сопротивления воздуха. Для вычисления результата используются такие данные как плотность воздуха, площадь поперечной проекции авто, коэффициент аэродинамического сопротивления (Сх)  — это важнейший показатель в аэродинамике автомобиля. При этом на силу сопротивления в значительной мере влияет также скорость движения. Так, увеличение скорости вдвое будет сопровождаться повышением сопротивлением в 4 раза. Скорость один из мощных факторов увеличения расхода.

Например, для хорошо обтекаемого авто с площадью проекции 2 ми коэффициентом 0,3 при движении на скорости 60 км/ч для преодоления сопротивления воздуха необходимо 2,4 л.с., а при скорости 120 км/ч уже 19,1 л.с. Разница расхода топлива при таких условиях достигает 30% на 100 км.

Если вам, в данный момент, требуется максимальная экономия топлива, необходимо придерживаться постоянной скорости около 60 км/ч. В этом режиме движения расход будет минимальным даже у авто с большим Cx.

Рассмотрим все по-простому. У воздуха есть своя плотность, причем немалая. При движении автомобилю приходится проходить через имеющиеся воздушные массы, при этом создается поток, который обтекает кузов. И чем легче авто будет «резать» воздушную массу, тем меньше он затратит на это энергии.

Но не все так просто. Во время движения перед авто создается область увеличенного давления (машина сжимает воздушную массу), то есть спереди образуется такой себе невидимый барьер, осложняющий «разрезание» воздушной массы.

Также после обтекания кузова происходит отрыв воздушного потока от поверхности, что становиться причиной появления завихрений и разрежения за авто. В сочетании с повышенным давлением возникающее разрежение еще больше увеличивает сопротивление.

Поскольку повлиять на плотность воздуха невозможно, то конструкторам остается только вносить коррективы в две другие расчетные составляющие – площадь авто и коэффициент аэродинамического сопротивления.

Но уменьшить проекцию авто не представляется особо возможным без ущерба для полезных пространств кузова (просто невозможно сделать авто меньше, чем он есть), поэтому остается только изменение коэффициента Сх.

Этот коэффициент устанавливается экспериментальным путем (в аэродинамической трубе) и характеризует он соотношение лобового сопротивления к скоростному напору и площади поперечного сечения кузова. Величина его безразмерная.

Аэродинамическая труба

Наименьший коэффициент аэродинамического сопротивления имеет каплевидное тело. При движении в воздушной массе такое тело плавно перед собой разводит поток, не создавая области повышенного давления, а имеющийся «хвост» позволяет за собой сомкнуть поток без обрывов и завихрений, то есть разрежение тоже отсутствует. Получается, что воздух просто обтекает тело, создавая минимальное сопротивление. Для такого тела коэффициент Сх составляет всего 0,05.

Конструкторам, работая с аэродинамикой автомобиля добиться, таких показателей пока не удается. И все потому, что при движении сопротивление создается несколькими факторами:

  • Формой кузова;
  • Трением потока о поверхности при обтекании;
  • Попаданием потока в подкапотное пространство и салон.

Поэтому для современных авто коэффициент аэродинамического сопротивления считается отличным, если его значение ниже 0,3. К примеру, у Peugeot 308 коэффициент составляет 0,29, у Audi A2 он равен 0,25, а у Toyota Prius – 0,26. Но стоит отметить, что это расчетные показатели в идеальных условиях. На практике же во время движения на авто воздействуют множество разнообразных факторов, которые негативным образом сказываются на сопротивлении кузова.

Примечательно, что на коэффициент оказывает наибольшее влияние не передок авто, а его задняя часть. И виной этому становится создание разрежения и завихрений в результате отрыва потока от кузова. Поэтому конструкторы по большей части занимаются приданием необходимой формы именно задней части.

Коэффициент сопротивления Volkswagen XL1 составляет всего 0,19

Снизить коэффициент Сх позволяет также уменьшение количества выступающих частей, причем везде на авто (бока, крыша, днище, передок), а тем элементам, которые не удается убрать с поверхности придается максимально возможная обтекаемая форма.

Подъемная и прижимная сила

В результате неравномерного обтекания потоком воздуха автомобиля с разных сторон возникает разница в скорости его движения.

Действующие подъемная и прижимная силы

Автомобиль движется и рассекает поток воздуха, при этом часть этого потока уходит под авто и проходит под днищем, то есть движется практически по прямой. А вот верхней части потока приходится повторять форму кузова, и ей приходится проходить большее расстояние. Из-за этого возникает разница в скорости воздуха – верхняя часть движется быстрее нижней, проходящей под авто. А поскольку увеличение скорости сопровождается снижением давления, то под днищем образуется зона повышенного давления, которая приподнимает машину.

Проблем добавляет и лобовое сопротивление. Область повышенного давления воздушной массы перед машиной прижимает передок к дороге, в то время как разрежение и завихрения позади наоборот – способствуют приподнятию кузова. Подъемная сила, как и лобовое сопротивление, возрастает при увеличении скорости движения.

Негативным фактором от воздействия такой силы является ухудшение устойчивости авто при увеличении скорости и повышение вероятности ухода в занос.

Но эта сила может оказывать и положительное действие. При внесении корректив в конструкцию авто возможно преобразование подъемной силы в прижимную, которая будет обеспечивать лучшее сцепление с дорогой, устойчивость авто, его управляемость на высоких скоростях.

При этом для получения прижимной силы не требуется каких-либо отдельных решений. Все разработки, направленные на снижение коэффициента Сх также сказываются и на прижиме. К примеру, оптимизация формы задней части приводит к уменьшению завихрений и разрежения, из-за чего подъемная сила тоже снижается, а прижимная — повышается. Установка заднего спойлера действует таким же образом.

Уменьшение завихрений при установке спойлера

Боковые же силы при установлении аэродинамики автомобиля, особо в расчет не берутся, в силу того, что они не постоянны, а также значительного влияния на показатели авто не оказывают.

Но это все теория аэродинамики автомобиля. На практике все можно пояснить одним предложением — чем хуже аэродинамика, тем выше расход топлива.

Что ещё влияет на аэродинамику?

Конечно, конструкторы стараются по максимуму снизить сопротивление авто при движении и повысить прижимную силу. Но особенности эксплуатации авто и свой взгляд автовладельцев на внешние особенности машины вносят свои коррективы, причем в некоторых случаях – значительны.

Аэродинамическое сопротивление разных автомобилей в зависимости от скорости

К примеру, установка багажника на крышу, даже с аэродинамической формой увеличивает поперечную проекцию авто и сильно влияет на обтекаемость, это сразу сказывается на потреблении топлива.

Также расход повышается от езды с открытыми окнами и люком, использование защитных и декоративных обвесов, перевозка негабаритных грузов, выступающих за авто, нарушение положения конструктивных элементов, расположенных под днищем, повышение клиренса.

Но автовладелец также может и внести коррективы, которые положительно повлияют на аэродинамику автомобиля. К ним относится использование аэродинамических обвесов, установка спойлера, уменьшение клиренса.

Аэродинамика – Автомобили – Коммерсантъ

&nbspАэродинамика

Больше хорошей аэродинамики

Аэродинамика авиационная и автомобильная
       Аэродинамические исследования — важнейшая часть проектирования летательных аппаратов тяжелее воздуха. Эта сравнительно молодая наука накопила обширную теоретическую базу, и математические модели обтекания реального самолета весьма совершенны. Машину рассматривают поэлементно — крылья, фюзеляж, хвостовое оперение, а потом сводят результаты воедино.
       Аэродинамические исследования в разработке автомобиля играют не столь важную роль, хотя заниматься ими стали почти одновременно с авиационными. Теория в данном случае не так важна, как эксперимент. Попытки использовать авиационные выкладки очень часто проваливались. Например, внутреннее обтекание объекта в авиации почти не рассматривается (корпус самолета герметичен), а в автомобиле постоянно циркулируют воздушные потоки. В авиации не нужно бороться с забрызгиванием окон и стекол фар. И наконец, никто в авиастроении не будет настаивать на сохранении габаритов и дизайна опытного образца, если его аэродинамические характеристики не устраивает конструкторов. Когда речь идет об автомобиле, маркетинговые соображения часто берут верх над другими.
       
Исторический аспект, дизайн
       До начала 20-х годов лишь немногие, преимущественно рекордные автомобили получали обтекаемые кузовы. Наиболее известные примеры — электромобиль Камилла Женатци (Camille Jenatzy) 1899 и Alfa Romeo с кузовом Рикотти 1913 года. Их дизайн был позаимствован не у самолетов, а, скорее, у кораблей и дирижаблей. Появлялось и множество псевдоаэродинамических кузовов, разработчики которых добивались скорее эстетических преимуществ, нежели лучшей обтекаемости. После первой мировой войны положение изменилось: Германии запретили разработку военных самолетов, и немецкие авиаконструкторы решили попробовать себя в автоконструировании.
       Представления о том, какой должна быть конструкция автомобиля (узкая рама, вынесенные за кузов колеса) не только ограничивали художников-кузовщиков, но и сбивали с толку аэродинамиков. Немецкие авиационные специалисты Клемперер (Klemperer), Нойманн-Неандер (Neumann-Neander) и Ярай (Jaray), комбинировали кузов из знакомых им самолетных элементов — профилей крыльев, тел вращения. Они совершенствовали форму, не трогая компоновку. Поток воздуха пускали по бокам кузова, как будто это был самолетный фюзеляж. Кузовы получались неимоверно высокими, узкими, у них была длинная заостренная задняя часть. В небольшой автомобиль Ярая, например, с трудом помещались пассажиры.
       Первым догадался изменить компоновку известный немецкий авиаконструктор Эдмунд Румплер (E. Rumpler). Его автомобиль 1924 года с несущим основанием и задним расположением двигателя имел сравнительно небольшие размеры. Румплер получил замечательный даже по сегодняшним меркам результат — Cx равнялся 0,28 (аэродинамические испытания закрытого автомобиля его конструкции 1924 года в 1979 году провел Volkswagen). Но автомобиль этот не пользовался успехом — конструкция была слишком непривычной.
       В 30-е годы сотрудник Мичиганского университета Лей (Lay) озаглавил одну из своих статей вопросом, который сегодня кажется наивным: "Можно ли проехать 50 миль на одном галлоне горючего, улучшив аэродинамику?". Экономичность автомобиля за прошедшие полвека улучшилась в большей степени благодаря совершенствованию двигателя и трансмиссии, а не аэродинамических показателей.
       Последовательно изменяя форму, Лей пришел к сенсационному выводу — заостренную заднюю часть, которая досталась первым обтекаемым автомобилям в наследство от самолета, можно обрезать, а основной поток направить не по бокам, а поверх кузова. Обтекаемость практически не ухудшится.
       Еще один немецкий исследователь, Кам (Kamm) создал на материале исследований Лея обтекаемый автомобиль "К-формы". В 1938 году был построен ходовой образец на базе шасси BMW. Он был вместительным и относительно компактным. С этого изделия и началась современная автомобильная аэродинамика. Конструкторы наконец поняли, что в результате аэродинамической проработки можно избежать шума, забрызгивания окон и стекол фар или попадания пыли в салон.
       В 70-е годы сделали еще одно важное открытие: улучшать аэродинамические показатели можно не только уменьшая сопротивление потоку, но и увеличивая — принудительно направляя его по нужному пути. Появились спойлеры (от to spoil — портить) и антикрылья.
       "Зализанные" кузовы, которые воздушный поток обтекает плавно, без завихрений, сегодня почти не применяются на серийных машинах, поскольку редко отвечают современным эксплуатационным и эстетическим требованиям. Вольный полет дизайнеров в клетке безотрывного обтекания, как метко охарактеризовал увлечение "зализанными" формами московский дизайнер Сергей Ивакин, автор формы концепткара АЗЛК "Истра", завершился.
       
Суть дела
       Существует несколько формул расчета силы сопротивления воздуха. Различаются они, главным образом, методикой оценки обтекаемости — учетом тех или иных факторов. Например, немецкая, ее приводит в книге "Аэродинамика автомобиля" Вольф-Хейнрих Гухо (Wolf-Heinrich Hucho). Выглядит она так: W=Cw•A•(p/2)•V2. Сопротивление воздуха W возрастает в квадратичной зависимости от скорости V: скорость увеличивается в 2 раза, а сопротивление — в четыре. С увеличением сопротивления воздуха растет расход топлива. На скорости 100 км/ч автомобиль затрачивает 75% мощности и около 75% горючего именно на преодоление сопротивления воздуха.
       Скорость — показатель, который в данном случае можно только учитывать. В обычных расчетах за постоянную величину принимается и плотность воздуха p. То есть специалист по аэродинамике может работать лишь с двумя составляющими формулы: A — наибольшей площадью поперечного сечения автомобиля, и Cw — коэффициентом аэродинамического сопротивления, который обозначают и как Ca, K, Cl или Cx.
       Как только ни боролись за уменьшение площади поперечного сечения компоновщики, дизайнеры и специалисты по аэродинамике! Сокращали ширину и высоту автомобилей, уточняли профиль поперечного сечения. В результате появились гнутые боковые стекла, узкие продольные поручни на крыше для крепления багажника, скрытые водосточные желоба в полостях дверей и зеркала заднего вида на тонких кронштейнах. Все это, так сказать, разумные изобретения. Но были и другие. Например, в 60-80-х годах появлялись машины, по крышам которых между голов пассажиров проходил широкий продольный желоб. В этом случае площадь поперечного сечения уменьшалась приблизительно на 150 см кв. А пассажиры чувствовали себя, как в кабине истребителя. Самые смелые проекты предлагали делать автомобиль двухкорпусным — объединять 2 зализанные "сигары" наподобие катамарана.
       Сокращением площади поперечного сечения увлекались до тех пор, пока стремление экономить топливо за счет аэродинамичной формы не вошло в противоречие с требованиями комфорта и безопасности. Новые нормативы по защищенности автомобилей от столкновений заставляют делать кузов с развитыми силовыми элементами, а они "съедают" внутреннее пространство. Поэтому, чтобы не создавать дискомфорта, площадь поперечного сечения современных автомобилей оставляют достаточно большой.
       Другое дело — коэффициент аэродинамического сопротивления. Он — единственное свидетельство того, насколько компетентные специалисты в области аэродинамики работают в фирме. Рекордный коэффициент — у Opel Calibra: 0,20. Правда, машина эта создана в 1989 году, когда еще увлекались "безотрывным" обтеканием.
       На обтекаемость влияет положение автомобиля относительно дороги в зависимости от дорожного просвета и угла продольного наклона (уместно вспомнить авиационный термин "угол атаки"). У машин с положительным углом атаки подъемная сила набегающего воздушного потока настолько разгружает передние колеса, что способна ухудшить управляемость. Особенно опасно это для переднеприводных машин. В зависимости от нагрузки коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля может возрасти на 4-6%
       Иногда автоконструкторы все же используют авиационные теоретические выкладки. Например, чтобы уменьшить влияние бокового ветра, отклоняющего автомобиль от заданного курса. Меньше отклоняется каплевидное тело с сильно вытянутой задней частью. Вот тут-то, наверное, специалисты и вспомнили Румплера и его автомобиль-каплю.
       В современной машине набегающий воздушный поток активно эксплуатируется. Профилированные решетки облицовки радиатора в зависимости от скорости дозируют объем воздуха, поступающего в подкапотное пространство; дефлекторы препятствуют попаданию пыли в салон; форма стекол фар и задних фонарей не дает оседать на них пыли и грязи. Даже щетки стеклоочистителя снабжаются аэродинамическими элементами, иначе на больших скоростях они отлипают от поверхности стекла. На быстроходные автомобили ставят антикрылья, спойлеры, воздухозаборники для охлаждения тормозов. Средние значения Сх за последние 20 лет улучшены приблизительно на 25% — причем при попутном увеличении объема салона, вместимости багажника и габаритов автомобиля.
       
Дело — труба
       Когда-то прототипы ездили по шоссе, обклеенные множеством бумажных полосок. Рядом следовала машина с фотографом, который снимал поведение ленточек на разных скоростях. В 30-е годы немногим автомобилям довелось побывать в аэродинамической трубе. Она считалась привилегией самолетов. В СССР была построена одна из самых больших в мире труб в ЦАГИ, но автоконструкторы долго эксплуатировали прямой участок шоссе к северо-западу от Москвы.
       Большинство фирм начали "дуть" машины лишь в 60-70-е годы. В настоящее время около 25 труб принадлежит крупным автомобильным фирмам и независимым исследовательским институтам. Неплохая труба есть на автополигоне в Дмитрове. Специальные автомобильные трубы компактнее авиационных, скорость воздушного потока в них меньше. Самая серьезная установка принадлежит Mercedes-Benz, ее огромный вентилятор разгоняет воздух до 270 км/ч. Мощность его привода — 3000 кВт.
       Рабочую часть трубы делают достаточно длинной и широкой, чтобы воздушные вихри, возникающие возле ее стен, не нарушали картины обтекания автомобиля. Стены обшивают стальными пластинами толщиной 1 см, чтобы исключить любую вибрацию. Отклонение потока регистрируют с помощью специальных ленточек, наклеенных на поверхность кузова в определенном порядке, а так же — пуская "дымы". "Дымы" — это аэрозоли парфюмерного масла. Специалисты визуально оценивают характер обтекания и стараются уменьшить завихрения воздуха в зонах разрежения, чтобы снизить аэродинамические потери. Там, где дымовой след отклоняется от кузова, расположена зона низкого давления (разрежения). Где след прижимается — наоборот. В зоне разрежения на кузове имеет смысл размещать вытяжные вентиляционные отверстия, в зоне высокого давления — воздухозаборники. Ленточки, искривляясь под действием потока, подсказывают характер завихрений. Можно увидеть, куда из-под колес полетит грязь и будет ли она попадать на стекла и зеркала заднего обзора.
       Учитывая, что законы обтекания тела в воде и воздухе схожи, фирма Mercedes-Benz стала обдувать пузырьками воздуха макеты в масштабе 1/5 в водном потоке. Установка для таких исследований компактнее аэродинамической трубы и потребляет меньше энергии (из-за большей плотности воды можно снизить скорость потока).
       Процесс доводки автомобиля в аэродинамической трубе называется оптимизацией. Даже самые мощные компьютерные программы не в состоянии просчитать поведение потока в области дверной ручки или зеркала заднего обзора. Между тем именно отработкой таких нюансов сегодня и добиваются улучшения коэффициента сопротивления. А обдув подкапотного пространства можно оптимизировать только экспериментальным путем.
       Труба "разрушила" многие дизайнерские проекты якобы обтекаемых автомобилей: интуиция в данном случае — плохой подсказчик. Поэтому сейчас фирмы стремятся подвести математическую базу под эксперименты. Так что сходство кузовов автомобилей разных фирм — следствие не стандартизации, а физических законов.
       
       Денис Орлов
       

Ученые создади математическую модель рекордсмена мира по бегу Усейна Болта

Мексиканские математики решили понять природу рекордного забега Усейна Болта, который пробежал стометровку за 9,58 секунды. Расчеты показали, что атлету, несмотря на высокий рост, удалось развить небывалое ускорение и мощность.

Рекордный забег ямайского атлета Усейна Болта, установленный на чемпионате мира по легкой атлетике 2009 года в Берлине, не дает покоя ни функционерам от спорта, ни ученым. Математики из Национального автономного университета Мексики решили создать математическую модель бегуна и выяснить, какие факторы позволили атлету пробежать стометровку за 9,58 секунды и установить рекорд, не превзойденный до сих пор.

В 1960 году немец Армин Хари поразил мир, впервые одолев стометровку за 10 секунд. Многие тогда считали, что этот показатель является пределом человеческих возможностей в беге. Однако уже в 1968 году Джим Хайнс пробежал дистанцию за 9,9 секунды, и лишь через 31 год Карл Льюис улучшил это время на 0,14 секунды. Сегодняшний рекорд в 9,58 секунды, установленный Болтом, вызывает интерес тем, что атлету удалось развить небывалые до этого скорость и ускорение.

Предыдущие теоретические работы, описывающие бег человека, предполагали, что сила сопротивления воздуха пропорциональна либо первой, либо второй степени скорости. В нынешнем исследовании ученые под руководством Хорхе Хернандеса приняли, что

сопротивление воздуха пропорционально и квадратичной, и линейной степени скорости, что наиболее соответствует природе этой силы трения.

При росте 195 сантиметров, Болт считается весьма высоким атлетом. При беге, с одной стороны, это дает преимущество, позволяя делать большие шаги, но, с другой, спортсмен испытывает большее сопротивление воздуха. Основываясь на данных Международной ассоциации легкоатлетических федераций, эксперты которой с помощью лазера измеряли позицию спортсмена каждые 0,1 секунды, ученые рассчитали, что на протяжении своего рекордного забега более 92% затрачиваемой энергии Болт тратил на преодоление силы сопротивления воздуха.

Приняв во внимание высоту берлинской дорожки над уровнем моря, температуру воздуха и площадь поперечного сечения самого Болта, мексиканцы подсчитали коэффициент аэродинамического сопротивления бегуна.

Он оказался равен 1,2, то есть аэродинамика Болта хуже, чем аэродинамика среднего человека.

Максимальную мощность 2619,5 ватт Болт развил уже в конце первой секунды после старта, развив всего лишь половину от максимальной скорости. «Подсчитанный нами коэффициент сопротивления подчеркивает выдающиеся способности Болта. Ему удалось побить сразу несколько рекордов, будучи не лучшим среди людей в плане аэродинамики. Затраченная им работа, учитывая то, сколько ушло на преодоление сопротивления воздуха, чрезмерна», — считает Хернандес.

Расчеты показали, что на всю стометровку Болт затратил 81,6 килоджоулей, создавая во время бега среднее усилие в 815 ньютонов.

«В наши дни слишком тяжело перекрывать спортивные рекорды даже на тысячные доли секунды. Ведь бегунам надо выкладываться, преодолевая огромную силу сопротивления, быстро растущую с увеличением скорости. Все это из-за физического барьера, накладываемого земными условиями: если бы Болт бежал на планете с менее плотной атмосферой, он мог бы поставить фантастические рекорды», — считает ученый.

Спортивные эксперты заинтересовались выводами мексиканских ученых, опубликованными в журнале European Journal of Physics, относительно влияния на результат попутного ветра, который может меняться от забега к забегу. Чтобы продемонстрировать применимость своих уравнений, математики сравнили результат Болта, показанный на Пекинской олимпиаде (9,69), с рекордом 2009 года. По их расчетам, без попутного ветра в Берлине, который составлял 0,9 метра в секунду, Болт прибежал бы позднее, но все равно установил бы новый мировой рекорд – 9,68 секунды.

Коэффициент сопротивления, формула и примеры

Коэффициент сопротивления дает возможность учитывать потери энергии при движении тела. Чаще всего рассматривают два типа движения: движение по поверхности и движение в веществе (жидкости или газе). Если рассматривают движение по опоре, то обычно говорят о коэффициенте трения. В том случае, если рассматривают движение тела в жидкости или газе, то имеют в виду коэффициент сопротивления формы.

Определение коэффициента сопротивления (трения) скольжения

Речь идет о коэффициенте трения скольжения, который зависит от совокупных свойств трущихся поверхностей и является безразмерной величиной. Коэффициент трения зависит от: качества обработки поверхностей, трущихся тел, присутствия на них грязи, скорости движения тел друг относительно друга и т.д. Коэффициент трения определяют эмпирически (опытным путем).

Определение коэффициент сопротивления (трения) качения

Данный коэффициент, имеет размерность длины. Основной его единицей в системе СИ будет метр.

Определение коэффициента сопротивления формы

Иногда, если рассматривают движение вытянутого тела, то считают:

   

где V — объем тела.

Рассматриваемый коэффициент сопротивления является безразмерной величиной. Он не учитывает эффектов на поверхности тел, поэтому формула (3) может стать не пригодна, если рассматривается вещество, которое имеет большую вязкость. Коэффициент сопротивления (C) является постоянной величиной пока число Рейнольдса (Re) является неизменным. В общем случае .

Если тело имеет острые ребра, то эмпирически получено, что для таких тел коэффициент сопротивления остается постоянным в широкой области чисел Рейнольдса. Так опытным путем получено, что для круглых пластинок поставленных поперек воздушного потока, при значения коэффициента сопротивления находятся в пределах от 1,1 до 1,12. При уменьшении числа Рейнольдса () закон сопротивления переходит в закон Стокса, который для круглых пластинок имеет вид:

   

Сопротивление шаров было исследовано для широкой области чисел Рейнольдса до Для получили:

   

При , .

В справочниках представлены коэффициенты сопротивления для круглых цилиндров, шаров и круглых пластинок в зависимости от числа Рейнольдса.

В авиационной технике задача о нахождении формы тела с минимальным сопротивлением имеет особое значение.

Примеры решения задач

Факторы, влияющие на силу воздушного сопротивления в велосипедном спорте

Известно, что аэродинамическая сила сопротивления возрастает пропорционально квадрату скорости набегающего потока и площади проекции системы велосипедист—велосипед на плоскость, перпендикулярную потоку (миделевая площадь, рис. 1).

Аэродинамическая сила сопротивления зависит от коэффициента лобового сопротивления, который, в свою очередь, зависит от формы тела и числа Рейнольдса Re, выражающего связь между характерными размерами тела, скоростью потока и кинематической вязкостью воздуха.

где X — сила сопротивления воздуха;
Сх — коэффициент лобового сопротивления;
V — скорость потока, м/сек;
S — миделевая площадь, м2;
ρ — плотность воздуха,
I — характерный линейный размер, м;
v — коэффициент кинематической вязкости,

Первая часть работы, проведенная авторами, заключалась в определении аэродинамического сопротивления в зависимости от различных посадок велосипедиста (положение головы, рук, локтей) и его экипировки (каска, шлем, обтекаемый костюм, а также обычная спортивная одежда).

Вторая часть работы состояла в поиске посадки, при которой спортсмен испытывает воздушное сопротивление меньшее, чем то, которое возникает при прохождении соревновательной дистанции, а также в выявлении возможности получить наименьшее сопротивление в привычной позе за счет индивидуальных особенностей (телосложение, расположение рук, кистей и головы).

Третья часть работы была направлена на количественное определение силы воздушного сопротивления в зависимости от одежды велосипедиста.

Исследования проводились в аэродинамической трубе.

Для закрепления велосипеда на аэродинамических весах применялся специальный кронштейн, который с одной стороны прикреплялся к весам, а с другой — к каретке и наклонной трубе рамы. Колеса велосипеда находились в 2—3 см от поверхности экрана, имитирующего поверхность, по которой движется велосипедист (рис. 2).

Спортсмен во время исследования находился без движения, так как регистрировать силу воздушного сопротивления при движении ног было невозможно из-за действия на весы инерционных сил, возникающих при педалировании. Измерения проводились при различном положении ног и при скоростях потока воздуха 10, 15, 20 м/сек. Замерялись определенные позы спортсменов, которые затем фотографировались.

В результате исследования было выявлено следующее. Коэффициент лобового сопротивления (Сх) при одной и той же посадке и скорости потока воздуха 10—20 м/сек менялся для разных велосипедистов в пределах 0.185—0,299. На аэродинамическую силу сопротивления влияло изменение не только положения туловища, но и положения отдельных частей тела и даже кистей рук.

Аэродинамическое сопротивление зависит:
1)       от антропометрических характеристик спортсмена. Сопротивление воздуха в наилучшей посадке гонщиков для скорости потока 20 м/сек было в пределах от 44 до 73 Н. Различие этого параметра достигало 29 Н. Причем разность силы воздушного сопротивления в наилучшей посадке и посадке, имеющей наибольшее воздушное сопротивление, составляла у одного гонщика 7, а другого—19Н. В зависимости от особенностей телосложения гонщиков приблизительно одного роста и веса сила сопротивления воздуха в одной и той же посадке была различной;
2)       от одежды велосипедиста (обычная, различные обтекаемые велосипедные костюмы, различные шлемы и каски). Результаты эксперимента приводятся в табл. 1 и 2. Были выявлены спортсмены, имеющие благоприятное с точки зрения аэродинамики телосложение, и спортсмены, для которых совершенствование посадки в аэродинамической трубе имеет первостепенное значение.

Из сказанного можно сделать вывод, что применение одного и того же костюма, шлема и другой экипировки различными гонщиками изменяет воздушное сопротивление по-разному (табл. 3). Поэтому подбирать их следует одновременно и индивидуально и обязательно в сочетании с выгодной посадкой.

                                               Р. Е. Варгашкин, А. В. Рудченко, Б. А. Яковлев, Москва

Коэффициент сопротивления воздуха - Техника вождения автомобиля «Техника вождения автомобиля

Производители автомобилей соревнуются в изобретении новых маркетинговых уловок, чтобы убедить клиентов купить их автомобиль. Renault может похвастаться звездами краш-тестов за зуммеры и сигнальные лампы непристегнутых ремней безопасности. Другие производители хвастаются всем, чем могут.

Одним из таких преимуществ является низкий коэффициент лобового сопротивления, который должен помочь снизить расход топлива и улучшить характеристики автомобиля.Все верно, но… не совсем.


Cx, Cd, Cw

Коэффициент аэродинамического сопротивления , как следует из названия, представляет собой число, которое говорит нам, насколько велико аэродинамическое сопротивление данного объекта. Его измеряют, помещая объект в аэродинамическую трубу и направляя на него поток воздуха. Затем измеряется сила, действующая на объект. Чем больше сила, тем хуже коэффициент лобового сопротивления.

В Польше принято обозначать коэффициент сопротивления воздуха символом Cx .В англоязычных странах этот символ не очень популярен и для обозначения коэффициента сопротивления воздуха используется символ Cd или Cw .

Коэффициент сопротивления воздуха Сх зависит только от формы данного объекта. Ниже представлена ​​таблица измеренных значений коэффициента сопротивления воздуха для разных форм.

Легенда :

      Cx - коэффициент аэродинамического сопротивления

      Стрелка - направление потока воздуха


Где подвох?

Проанализируем следующую таблицу.Он показывает коэффициент аэродинамического сопротивления разных автомобилей. От низшего (т.е. лучшего) к наибольшему (т.е. худшему). Это показывает, что Hummer h3 имеет более низкий коэффициент аэродинамического сопротивления, чем болид Formula 1 ! Это также показывает, что Opel Calibra 1989 года имеет лучший коэффициент аэродинамического сопротивления, чем Nissan 350Z 2002 года!

Источник: Автомобильные коэффициенты аэродинамического сопротивления

.

Коэффициент Сх

Коэффициент аэродинамического сопротивления современных автомобилей составляет 0,25-0,30.Он влияет на параметры автомобиля, его скорость, расход топлива и шум при движении. На высоких скоростях сопротивление воздуха, которое должен преодолеть автомобиль, составляет около 60 процентов всего сопротивления воздуха. Сопротивление воздуха обратно пропорционально скорости автомобиля. При 40 км/ч для его покрытия требуется всего 1 киловатт мощности, а при 120 км/ч - 16 киловатт.- Поскольку сопротивление воздуха оказывает существенное влияние на поведение автомобиля, наверное, заботой всех конструкторов является для получения наименьшего коэффициента Cx.Как они это делают? - Известна теоретическая, наилучшая, аэродинамическая форма автомобиля: он должен напоминать падающую каплю воды. Тогда сопротивление воздуха самое низкое и составляет всего 0,05. Но есть проблема — нельзя построить машину в форме капли воды. Ведь у него должны быть двери, зеркала, колеса и шасси. Хитрость заключается в том, чтобы примирить идеальную аэродинамическую форму с удобством использования автомобиля. Сх автомобилей уточняют в аэродинамических трубах, где сначала испытывают модели в масштабе 1:4, а затем прототипы в масштабе 1:1.Сопротивление воздуха действует не только во фронтальной плоскости автомобиля, но и сбоку и по вертикали. Сопротивление плиты пола также очень важно. Он не имеет идеально плоской, обтекаемой формы, поэтому воздух, протекающий под автомобилем, подвержен различным завихрениям, а также есть интересное явление: воздушный поток, обтекающий автомобиль сверху, длиннее, чем поток под автомобилем, так там разница давлений - вверху меньше, под машиной больше. На высоких скоростях эта разница давлений может привести к отрыву автомобиля от дороги.Конструктор должен помнить об этом и проектировать автомобиль таким образом, чтобы он прижимался к поверхности. Этого можно добиться с помощью формы кузова автомобиля - С какой силой можно отрывать автомобиль? - Это зависит от скорости. При 150 км/ч это около 1000 ньютонов (примерно 100 кгс). Конечно, он слишком мал, чтобы отрывать автомобиль от дороги, но может значительно снизить его сцепление с дорогой и повлиять на устойчивость движения. - Стоит ли носить спойлеры для улучшения аэродинамики? - Машины Формулы-1 даже должны быть, без них они в воздух взлетят.В гражданских автомобилях спойлеры в первую очередь должны украшать внешний вид автомобиля и улучшать самочувствие водителя.

.

Вы знаете, от чего зависит аэродинамика автомобиля?

Во времена строгих норм выбросов выхлопных газов снижение сопротивления воздуха становится еще более важным, чем раньше. На примере новой Skoda Octavia мы показываем, как обстоят дела у автомобильных дизайнеров сегодня.

Чем ниже сопротивление воздуха, тем ниже расход топлива. Дизайнеры десятилетиями работали над ограничением коэффициента лобового сопротивления (известного как Cd или Cx); Примером многовекового автомобиля с исключительно обтекаемым силуэтом являются довоенные Татры, которые в свое время гордились тем, что после отпускания педали газа они не тормозились сопротивлением воздуха так сильно, как другие современные транспортные средства.Другим примером является Volkhart V2 Sagitta 1947 года выпуска, автомобиль на базе Beetle с рекордно низким коэффициентом лобового сопротивления 0,217.

В последние десятилетия автомобильный дизайн был подчинен в том числе аэродинамике – и высокая точность изготовления кузова также способствует достижению хороших результатов. Он мог похвастаться впечатляющим результатом, в том числе Volkswagen XL1 (Cd=0,19), хотя его конструкторы ушли очень далеко в плане функциональности - отказались, например, отот традиционных боковых зеркал, заменив их камерами.

Однако аэродинамику определяет не только коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящий от формы и гладкости объекта, но и передняя поверхность - из-за чего высокие тела находятся в проигрышном положении. Наконец, сопротивление зависит от скорости движения и плотности воздуха. На его величину влияет не только топливная экономичность (предполагается, что снижение Cd на 0,01 при 130 км/ч позволяет сэкономить 0,1 л топлива на 100 км), но и ускорение на высокой скорости и максимальная скорость.Усовершенствованная аэродинамика также важна для звукоизоляции кузова. Однако поток воздуха не является панацеей от всего – особенно в спортивных автомобилях необходима надлежащая аэродинамическая прижимная сила для обеспечения надлежащей устойчивости при движении.

Современные рекордсмены по коэффициенту аэродинамического сопротивления имеют результаты Cd=0,22-0,23 (включая Mercedes CLA, Tesla Model 3). В сегменте компактных автомобилей недавно к группе лидеров присоединилась новая Skoda Octavia с Cd = 0,24 в версии лифтбек и 0,26 в кузове универсал.

Skoda Octavia четвертого поколения – один из самых обтекаемых компактных автомобилей.

На примере Octavia видно, как в настоящее время совершенствуется аэродинамика автомобилей большого объема. Большая часть работы выполняется компьютером в виртуальной среде программ моделирования. - Приблизительно 80% нашей работы мы выполняем этим методом. Он настолько точен, что мы можем принимать важные решения на основе результатов моделирования , — говорит Павла Полика, координирующая разработку аэродинамики в Skoda.

Одним из все более популярных решений для улучшения аэродинамики являются жалюзи воздухозаборника радиатора.Это элемент так называемого активная аэродинамика - в зависимости от условий автомобиль решает, перекрыть ли доступ к радиатору и улучшить приток воздуха (и тем самым уменьшить расход топлива), или обеспечить доступ воздуха к радиатору. На новой Octavia жалюзи входят в стандартную комплектацию всех версий.

Другое решение , известное, например. У многих современных спортивных автомобилей по бокам бампера есть воздушные шторки. Они улучшают обтекание колес воздухом, создавая своего рода аэродинамическую завесу.

Вскоре после запуска моделирования начинается фаза прототипирования, но изначально они сделаны из пенопласта, так как многое может измениться. Однако они должны быть должным образом подготовлены, например, иметь оборудованный моторный отсек, ведь размещенные там элементы во многом влияют на аэродинамику автомобиля.

Помимо компьютерного моделирования, Skoda использует уникальное решение для разработки формы колесных дисков. Он позволяет быстро тестировать диски, напечатанные на 3D-принтере, в аэродинамической трубе. Каждый рисунок и размер обода по-разному влияют на аэродинамику автомобиля. Стандарт WLTP требует, чтобы все типы были протестированы на предмет измерения выбросов выхлопных газов.

Сплав, изготовленный на 3D-принтере — для аэродинамических испытаний новых конструкций ободов.

Следующим шагом являются испытания полных прототипов в аэродинамической трубе. В тесте используются специальные контрастные оттенки, чтобы проверить, как вода перемещается по кузову автомобиля во время движения автомобиля. Цель: гарантировать, что водители могут рассчитывать на достаточную видимость в боковые окна и зеркала заднего вида при любых условиях.

В рамках аэроакустических испытаний проверяется, чтобы вода, обтекающая автомобиль в дождь, не мешала обзору.

Завершающим этапом работы группы аэродинамики является окончательный обмер прототипов в тоннеле для утверждения всех версий. Эти испытания проводятся в туннелях, принадлежащих Volkswagen Group и Audi, а также в туннеле Штутгартского университета.

.

Lightyear One с коэффициентом аэродинамического сопротивления Cx 0,2. Лучший результат в мире? • ЭЛЕКТРОМОБИЛИ - www.elektrowoz.pl

Lightyear — компания, основанная людьми, создающими электромобили, работающие от фотогальванических элементов. Она поставила перед собой цель построить к 2021 году чрезвычайно энергоэффективную электрику, и теперь раскрыла несколько ее технических параметров.

Модель

Lightyear One, оснащенная камерами вместо зеркал и колпаками на колесах, должна иметь коэффициент аэродинамического сопротивления Cx 0,2.Среди автомобилей, пошедших в более широкое производство, лучше оказались только электромобили General Motors EV1 и электродизели Volkswagen XL1 с результатом 0,19 (чем меньше, тем лучше).

Однако обе эти модели являются двухместными автомобилями, а Lightyear One обещает полноразмерный салон и пять мест.

Для сравнения: Porsche Taycan Turbo S (2+2 места) имеет коэффициент аэродинамического сопротивления 0,22, а Tesla Model 3 — 0,23 (полная таблица ЗДЕСЬ).

Производитель Lightyear хочет, чтобы его автомобиль появился на рынке в 2021 году. Борьба за снижение сопротивления воздуха имеет свои преимущества: крыша довольно плоская и слегка покатая, что позволяет покрыть ее фотоэлектрическими панелями. В оптимальных условиях солнечная энергия должна увеличивать запас хода на 60 километров в день.

> Новая Skoda Octavia (2020) в качестве плагина от Skoda Octavia iV

Вместо обычных электродвигателей, приводящих в движение карданные валы, следует использовать более легкие двигатели, расположенные в колесах.Благодаря им и низкому аэродинамическому сопротивлению Lightyear One достиг бы энергопотребления по WLTP около 8,3 кВтч/100 км (83 Втч/км), что должно переводиться в 725 километров дальности WLTP или около 610-620 км в реальном диапазоне. .

Цена автомобиля была установлена ​​в размере 119 тысяч евро, что эквивалентно 509 тысячам злотых.

> Световой год Один показан. Creators: 725 км WLTP на батарее [обновление]

Это может вас заинтересовать:

Читательский рейтинг

[Всего: 2 голоса, среднее: 5].

Расчет коэффициента аэродинамического сопротивления / коэффициент аэродинамического сопротивления!

, de Коэффициент аэродинамического сопротивления или короткий c в Значение (значение Cw) описывает сопротивление потоку тела при обтекании его жидкостью. Жидкость может быть примерно Вода , а также Воздух , который физически также относится к жидкостям. Часто встречается также название Коэффициент сопротивления для c в значение .Это значение кратко обозначается как Cw. Это коэффициент, то есть безразмерная мера. При этом коэффициент сопротивления потоку соответствует коэффициенту потери давления обтекаемого тела. Из c в значения сила сопротивления может быть рассчитана с учетом скорости, плотности жидкости и площади поверхности тела.

после нашего c w значение Компьютер

Как вы можете измерить c w значение ?

Обычно c значение einem аэродинамическая труба указано.Тело, для которого должны производиться расчеты, стоит на плите, снабженной датчиками силы. Ветер подобен жидкости. Затем сила измеряется в направлении потока. Это дает значение силы сопротивления Fw. Вместе с этим и уже известными величинами (, а именно плотность жидкости, плотность воздуха ) и лобовой поверхности объекта, а также скоростью, получается тогда c в расчетное значение .

Для расчета коэффициента аэродинамического сопротивления используется следующая формула: cw = Fw / qA, = 2 Fw /? v² A

Fw описывает определяемую экспериментально силу сопротивления. A - эталонная область, ? описывает плотность объекта, а v — скорость (невозмущенного) потока. Опорной поверхностью обычно является поверхность объекта, на котором происходит течение. Есть исключения, например, в аэродинамике самолетов, где используется площадь крыла для A . Следует отметить, что обозначение Cw ( Вт для сопротивления ) только обычно используется в немецком языке. В англоязычном мире это значение обозначается как cd или cx (коэффициент аэродинамического сопротивления).

Значение также может быть рассчитано численно в зависимости от формы модели объекта. Он работает путем интегрирования распределения трения и давления по поверхности модели.

, de c w значение в приложении

Информация о c w значение Например, вы можете рассказать об аэродинамических характеристиках автомобиля. Сопротивление воздуха автомобиля является косвенным свидетельством расхода вагона .Несмотря на то, что лобовая площадь транспортного средства редко указывается производителем, все же есть способ рассчитать силу сопротивления, , если вы можете узнать о площади? . Сила сопротивления получается путем умножения коэффициента сопротивления на опорную площадь A.

Соответствующая формула выглядит следующим образом: Fw = Cw * A

Fw как сила сопротивления, Cw как c w значение и A как машина передняя часть .

У современного автомобиля один c w значение около 0,3.Чем меньше c в значении , тем аэродинамичнее автомобиль. Для сравнения, автомобили Формулы-1, например, не такие обтекаемые, как может показаться. Классические гоночные автомобили Формулы-1 имеют коэффициент аэродинамического сопротивления около 1,2. Это связано с тем, что эти гоночные автомобили имеют скорость , а не , что они особенно аэродинамичны, а скорее потому, что они плотно прижаты к земле своей структурой и ветром, проходящим вокруг них.Это дает им возможность развивать экстремальные скорости. Особенно в поворотах! Но за это приходится платить, так как давление, оказываемое на автомобиль, может достигать тонны на максимальной скорости. Дополнительный вес действует на автомобиль. Но именно этот вес выделяет на трассе болид Formula 1 , а не . Доступный на рынке автомобиль стал бы легче на таких высоких скоростях благодаря своему дизайну и выделялся бы на дороге.

Кстати, мотоциклы оцениваются в соответствии с их c на значение , не считается особенно экономичным.Даже если его элегантная форма говорила за это, многие другие факторы играют здесь роль.

Какие операторы терпят неудачу? c w значение в автомобилях?

В автомобиле расход топлива зависит от c w значение . С увеличением сопротивления воздуха увеличивается расход топлива. Так что чем меньше c значение означает что машина потребляет меньше. Самый обтекаемый автомобиль на сегодняшний день от VW и имеет один c на значение из 0,189 .Сопротивление воздуха, которое составляло c при значении , существенно повлияло на результаты со стороны передней поверхности автомобиля. Если автомобиль имел совершенно ровную поверхность в качестве наплыва, то c в значение в результате 1,0.

При уменьшении площади, c в значение будет уменьшено и, следовательно, в конечном итоге также потребление бензина. Специалист по аэродинамике заботится о том, чтобы максимально эффективно уменьшить эту площадь и сохранить ее как можно ниже c при достигнутом значении .В то же время аэродинамические транспортные средства также сокращают выбросы CO2, что делает их более экологичными. Еще один способ получить c в значение для получения положительного эффекта - это покинуть транспортное средство . Однако другие аксессуары, такие как спойлеры на автомобиль, erhöhen день c по значение снова.

Кстати: в блоге тюнинга есть и другие варианты Расчет разных вещей онлайн.В галерее ниже представлен обзор других компьютеров.

"Tuningblog.eu" - В нашем журнале по тюнингу мы держим вас в курсе тюнинга и дизайна автомобилей и каждый день представляем вам последние тюнингованные автомобили со всего мира. Лучше всего подписаться на нашу ленту, и вы будете автоматически проинформированы, как только появится что-то новое в этом посте и, конечно же, во всех других публикациях.

.

Смотрите также