Cтраница 104 из 129
Несмотря на более чем 80-летнюю историю развития аэродинамики автомобиля, многие важные вопросы пока остаются без ответа, а сама аэродинамика автомобиля все еще в большей степени остается искусством, а не наукой. Одной из причин этого является сложность картины обтекания автомобилей и трудности ее исследования. Не все еще закономерности хорошо изучены, и инженеры-практики еще сталкиваются с неожиданными явлениями.
Аэродинамическое сопротивление современных автомобилей достаточно велико, среднее значение коэффициента аэродинамического сопротивления близко к 0,45. В соответствии с современными представлениями о принципах создания конструкций малого аэродинамического сопротивления можно считать, что минимально достижимый коэффициент аэродинамического сопротивления автомобилей общего пользования близок к 0,25. Таким образом, налицо существенное различие между тем, что достигнуто сейчас, и тем, что может быть достигнуто. Сама величина 0,25 значительно выше минимума для колесных транспортных средств хорошо обтекаемой формы, который, как было показано, близок к 0,15. Такое различие обусловлено необходимостью выполнения ряда практических требований, обусловленных размерами салона для пассажиров, обеспечением безопасности, охлаждением двигателя, простотой технического обслуживания, массовостью производства и т. п.
Что касается влияния аэродинамического сопротивления на топливную экономичность, аэродинамическое сопротивление при скоростях, больших 50 км/ч (30 миля/ч), всегда превышает сопротивление качению, а при наличии ветра и турбулентности набегающего потока это характерное значение скорости еще меньше. Частично это объясняется тем, что ветер и турбулентность набегающего потока увеличивают эффективную скорость воздуха. Кроме того, поскольку при движении под углом к набегающему потоку аэродинамическое сопротивление автомобиля, как правило, увеличивается, а ветер вводит эффективный угол набегающего потока, на самом деле аэродинамическое сопротивление еще больше. Для типичной скорости ветра 16 км/ч (10 миля/ч) суммарный эффект состоит в увеличении аэродинамического сопротивления (по сравнению с сопротивлением без ветра) на 17 % для городского цикла ЕРА и на 8 % для ездового цикла по автомагистрали. Снижение аэродинамического сопротивления малогабаритного (площадь лобовой поверхности 2 м2, масса 1200 кг) автомобиля от CD = 0,45 до CD = 0,30 (реально достижимая величина) означает повышение топливной экономичности при комбинированном (городском и магистральном) ездовом цикле ЕРА на 11 %, а при движении по автомагистралям с обычными скоростями повышение топливной экономичности будет значительно больше. Такое значительное повышение топливной экономичности может быть достигнуто относительно небольшой ценой, что делает этот путь особенно привлекательным.
Самым распространенным методом использования аэродинамики в автомобилестроении в настоящее время является аэродинамическая «настройка» формы, созданной стилистами. В случае объединения усилий стилистов и аэродинамиков полезная информация аэродинамиков полнее будет использоваться при проектировании автомобилей, аэродинамические требования будут учитываться с самого начала. Это потребует лучшего понимания механизма образования силы сопротивления, которое может быть достигнуто путем более тщательной постановки экспериментов на моделях упрощенной формы и особенно с помощью математического моделирования.
Одно из изменений, которое уже сейчас следует внести в методику эксперимента, состоит во включении в любую более или менее обширную экспериментальную программу испытаний с турбулентностью набегающего потока. Это связано с тем, что турбулентность набегающего потока может, как известно, иногда довольно значительно изменять сопротивление плохо обтекаемых тел. Указанное изменение невозможно предсказать, оно может играть как положительную, так и отрицательную роль. Вследствие этого испытания автомобилей в условиях, моделирующих турбулентность набегающего потока, весьма желательны.
|