При обтекании кузова автомобиля воздухом всегда имеют место две противоположные тенденции. С одной стороны, поток воздуха, обегающий машину сверху, поджимается кузовом, вследствие чего вынужден разгоняться. В результате давление в потоке падает, и возникает определенная подъемная сила.
Но и поток газа, выбравший для себя путь под днищем машины, также разгоняется, попадая в узкую щель между асфальтом и автомобилем. Это создает некоторое разрежение под машиной, присасывая ее к дороге.
Какая из этих тенденций перевесит - зависит от большого количества факторов. «Гражданские» машины обычно имеют достаточно большой дорожный просвет и негладкие днища, что препятствует возникновению серьезного разрежения под машиной, поэтому их движение чаще сопровождается действием подъемной силы. Например, симпатяга Volkswagen New Beetle на скорости 190 км/ч создает подъемную силу в 340 кг, что составляет почти треть массы автомобиля! Явление усугубляется характерным «горбатым» профилем «Жука», разгоняющего поток газа над машиной не хуже выпуклой части крыла самолета. А вот на Ferrari 360 Modena днище закрыто специальным обтекателем, поэтому на той же скорости на машину действует прижимная сила 90 кг, удваивающаяся при разгоне до 300 км/ч.
  |
Создание прижимной силы за счет разрежения под машиной является крайне привлекательным полем деятельности для аэродинамиков, ведь площадь днища машины во много раз превосходит площадь даже самых больших антикрыльев. Поэтому действие уже небольшого разрежения приводит к возникновению ощутимой прижимной силы. Кроме того, обычно аэродинамическое сопротивление шасси при этом увеличивается незначительно, а в некоторых случаях даже уменьшается.
Апогеем использования днищ автомобилей Формулы-1 для создания прижимной силы стала эра граунд-эффекта, начавшаяся с дебюта в 1977 году автомобиля Lotus 78. После этого многие машины Формулы-1 получили специально профилированные нижние части боковых понтонов, позволявшие разгонять воздух до такой степени, что прижимные силы на скорости 300 км/ч переваливали за 1,5 тонны.
Чрезмерно возросшие скорости движения машин в поворотах привели к запрету граунд-эффекта в конце 1982 года. С тех пор регламент требует, чтобы днища машин Формулы-1 между передними и задними колесами были плоскими.
Какое-то время казалось, что отныне бремя создания прижимной силы ложится исключительно на традиционные антикрылья. Однако, как выяснилось, даже под плоским днищем воздушный поток можно разогнать настолько, что значения возникающей прижимной силы окажутся вполне сравнимыми с величинами сил, обеспечиваемых антикрыльями. В современном автомобиле Ф-1 порядка 40% всей прижимной силы возникает за счет действия разрежения под днищем.
От каких же факторов зависит эффективность создания прижимной силы под днищем машины?
Во-первых, от соотношения воздушных потоков, обтекающих машину сверху и снизу. Инженеры стремятся загнать как можно больше воздуха под автомобиль, что, с одной стороны, снижает разрежение, действующее на машину сверху, а с другой - уменьшает давление под машиной. Характерным примером того, как этого добиться, является Tyrrell 019 с так называемым «вздернутым носом», дебют которого состоялся в 1990 году. Эта концепция впоследствии была принята всеми командами Формулы-1 и стала нынче традиционной. Классические «низкие носы» машин Формулы-1 конца 80-х, украшенные с обеих сторон «усами» антикрыльев, препятствовали попаданию воздуха под днище. «Задрав» передние обтекатели, автомобили получили прибавку в прижимной силе с минимальным изменением коэффициента аэродинамического сопротивления, что сделало эту идею настоящим хитом.
  |
С другой стороны, для того чтобы как следует разогнать поток воздуха под машиной, требуется определенный, обычно небольшой, дорожный просвет (расстояние между нижней точкой машины и трассой). Уменьшение просвета до определенного значения приводит к возрастанию коэффициента прижимной силы, поскольку уменьшается площадь поперечного сечения щели, по которой течет газ, с соответствующим увеличением скорости потока. Дальнейшее «приседание» машины вызывает «затирание» воздушного потока под днищем за счет действия вязкостных сил трения, что затрудняет ток газа.
Международная автомобильная федерация в непрерывной борьбе с возрастающими скоростями предприняла еще несколько атак на прижимную силу, создаваемую под днищем. Так, с 1995 года регламент обязывает инженеров делать днища автомобилей Ф-1 ступенчатыми: нижние части боковых понтонов должны располагаться в 50 мм над базовой плоскостью. Это увеличивает площадь поперечного сечения щели, по которой течет газ, и соответственно уменьшает прижимную силу. Ограничение общей ширины автомобиля в 1998 году величиной 1800 мм привело к искажению его пропорций. Длинные и узкие машины менее эффективны с точки зрения создания прижимной силы под днищем.
Вблизи поверхности днища за счет действия вязкостных сил трения воздушный поток имеет ту же скорость, что и автомобиль. Воздух как бы «прилипает» к днищу, двигаясь вместе с ним. Та же ситуация имеет место около поверхности трассы, где воздух, затормаживаемый силами трения со стороны трассы, неподвижен относительно дорожного полотна. Такие воздушные слои вблизи поверхностей называются пограничными. Между пограничными слоями воздушный поток движется относительно трассы с определенной скоростью, достигающей величин 30-50 км/ч. Другими словами, если скорость автомобиля относительно неподвижного воздуха - 300 км/ч, то под машиной поток газа разгоняется до 330-350 км/ч. За счет этого и возникает разрежение, присасывающее машину к земле. В результате падение давления под днищем машины может достигать 9 кПа. Много это или мало? Представьте себе, что такое разрежение мог бы развивать ваш пылесос. Тогда им можно было бы поднимать предметы массой до 10 кг, то есть, к примеру, «припылесосить» среднего размера собачку. Действуя же на обширное днище, поток создает прижимную силу в несколько сотен килограммов.
Именно таким образом из скрытого от посторонних взглядов плоского днища кудесники от аэродинамики извлекают почти столько же сил, сколько и из видимых каждому хитроумных антикрыльев. Впрочем, «донная» аэродинамика - слишком большой секрет, чтобы оставаться в Ф-1 тайной хоть для кого-нибудь.
Анатолий ШМЕЛЕВ
Сколько нужно устанавливать прижимных ремней – вот вопрос, с которым сталкиваются многие водители европейских стран, перед тем как закрепить груз. В настоящее время в европейских странах действуют различные стандарты крепления. Определение количества требуемых прижимных ремней является основным вопросом, который смущает международных перевозчиков. Водитель грузовика, пересекающего территории стран Европы, очень часто опасается, что контролирующие органы этой страны или грузоотправитель потребуют установить большее количество ремней и/или единиц другого оборудования, чем имеется у данного водителя. Другой вопрос - требования каких стандартов будут предъявлены к уже установленным средствам крепления.
Крепление прижимом является наиболее часто используемым методом использования крепежных ремней, часто так и называемых прижимными ремнями, но эффективность данного метода должна быть определена при каждой транспортировке.
Любой водитель, который обучался в средней школе, знает о существовании трения между различными телами и о наличии инерционных ускорений при транспортировании. Более того, все опрошенные нами водители знают о том, что сила натяжения прижимного ремня меньше со стороны, противоположной нахождению натяжного элемента.
Именно эти вопросы и являются главными спорными позициями, которые вызывают противоречия между существующими руководствами по креплению грузов:
Европейский стандарт EN 12195-1 “Устройства крепления груза на автомобилях. Часть 1: Расчет сил крепления” (2003 г.);
- Руководство по укладке грузов в грузовые транспортные единицы (ГТЕ) (Руководство IMO/ILO/UN ECE).
Споры были инициированы многими экспертами рабочей группы Европейской комиссии во время работы над Европейскими руководствами по креплению грузов на дорожном транспорте (Best practice guidelines on cargo securing for road transport). В конечном итоге дискуссии привели к необходимости ревизии Европейского стандарта EN 12195-1 2003 г. с последующим пересмотром некоторых его положений. Этот стандарт применяется в Европейском сообществе, но не в обязательном порядке для стран-членов сообщества. Во многих странах он все-таки принят на добровольных началах. Дискуссии экспертов показали, что стандарт утверждает чрезмерно высокие и дорогостоящие требования к креплению грузов, в особенности когда это касается прижимных креплений. В результате стандарт был отозван для пересмотра некоторых его положений.
Главные различия между базисными принципами двух руководств:
1. Коэффициент трения (покоя или скольжения);
2. Передаточный фактор k (k-factor). Передаточный фактор был всегда одним из главных вопросов во время дискуссий. Стандарт определяет передаточный фактор как "коэффициент, который определяет потерю натяжения прижимного крепления из-за трения между креплением и грузом".
3. Боковые коэффициенты ускорений;
4. Учет трения между рядами груза.
Каждое указанное положение в стандарте EN 12195-1 вызывает значительное увеличение требуемого количества прижимных креплений по сравнению с руководством IMO/ILO/UN ECE, что по мнению многих экспертов приводит к увеличению стоимости перевозки и количества времени, затраченного на крепление.
90 % представителей российских и белорусских транспортных компаний, опрошенных нами, заявили, что у них в компании используют средства для крепления грузов (82 % из которых – ремни), 85 % опрошенных знают о существовании только одного способа крепления – крепления прижимом (данные опроса приведены ниже).
Но, увы, некоторые наши водители, используя прижимные ремни, очень похожи на мартышку из басни Ивана Крылова «Мартышка и очки»: «То к темю их прижмет, то их на хвост нанижет».
Ниже мы рассмотрим принцип действия прижимных креплений.
Когда на незакрепленный груз в кузове транспортного средства действует смещающая инерционная сила, то единственная сила, которая препятствует смещению, это сила трения. Груз начнет смещение, когда инерционная сила будет больше, чем сила трения.
Мы имеем два пути решения задачи крепления груза:
1. Увеличение силы трения;
2. Использование системы креплений, компенсирующей смещающую инерционную силу.
Действующие на груз максимальные инерционные силы оговариваются в стандартах. Чаще всего стандарты регламентируют коэффициенты ускорения инерционных сил, действующих в трех направлениях – продольном, поперечном и вертикальном. Таким образом, максимальное ускорение будет равно ускорению свободного падения G, умноженному на соответствующий коэффициент.
Коэффициенты ускорения инерционных сил при перевозке по автомобильным дорогам:
согласно Руководству IMO/ILO/UN ECE:
Величина инерционной силы рассчитывается по формуле:
где
FM - инерционная сила;
Cx,y,z - соответствующий коэффициент ускорения инерционных сил;
FG - вес груза, т. е. масса груза, умноженная на ускорение свободного падения.
Величина силы трения рассчитывается по формуле:
где
FR - cила трения;
? - коэффициент трения;
N - сила реакции опоры.
Следовательно, чтобы груз остался неподвижным при экстренном торможении или при повороте, необходимо выполнить следующее уравнение:
FM - FR = 0 или FM - FR
СX,Y FG - ? N = 0 или СX,Y FG = ? N
Чтобы увеличить силу реакцию опоры N без увеличения массы, необходимо дополнительное прижимание груза к платформе. Когда груз ничем не прижат, сила реакции опоры N равна весу груза FG. Когда появляется дополнительная прижимающая сила FV, сила реакции опоры равна сумме веса FG и дополнительной прижимающей силы FV.
Это и есть основная задача прижимного ремня – увеличить силу прижима и, как следствие, силу реакции опоры и соответственно силу трения.
Можно даже сравнить действие прижимных ремней с действием гигантской струбцины, прижимающей груз к поверхности грузовой площадки.
Основной вопрос: на какую величину увеличится сила трения от использования одного ремня и сколько необходимо ремней, чтобы груз остался неподвижным?
Итак, чтобы груз остался неподвижным при экстренном торможении, его необходимо прижать с дополнительным усилием, вычисленным по формуле:
сX,Y FG = ? (FG + FV),
где FV - требуемая дополнительная прижимная сила.
При использовании прижимных креплений прижимная сила является результирующей силой, развиваемой натяжным устройством с двух сторон груза, которая складывается из сил натяжения прижимных креплений.
Согласно Руководству IMO/ILO/UN ECE в продольном направлении действует ускорение с коэффициентом Cx = 1,0
При перевозке груза весом 10000 daN, коэффициенте трения 0,3 необходим дополнительный прижим 23333 daN
Однако многие, глядя на значок на маркировке прижимного ремня и соседствующие рядом с ним цифры, указывающие на удвоенную рабочую нагрузку, полагают, что именно такой вес удерживает один прижимной ремень. Так, например, посмотрев на маркировку ремня, кто-то подумает, что для закрепления грузовой единицы весом 10000 daN достаточно использовать два ремня с рабочей нагрузкой 2500 daN (при двойном складывании 5000 daN), но это глубокое заблуждение. Напомним, что при расчете прижимного усилия используется совершенно другая характеристика ремня STF – сила натяжения ремня, которую обеспечивает натяжной механизм, она по стандарту EN 12195-2 должна быть обязательно указана на маркировке ремня
Произведя простейшее вычисление с использованием двойного значения натяжения 500 х 2 =1000 daN получаем результат: для закрепления груза весом 10000 daN в продольном направлении необходимо 23,3 (24) прижимных ремня!
Согласно Руководству IMO/ILO/UN ECE в поперечном направлении действует ускорение с коэффициентом Cy = 0,5.
Чтобы груз остался неподвижным при повороте, его необходимо прижать с дополнительным усилием, вычисленным по формуле:
Применяя ремни с STF = 500 daN, получаем, что необходимо 7 ремней.
Расчеты показали, что от бокового смещения необходимо 7 прижимных ремней, а от продольного – 24 ремня c STF 500 daN.
Что делать, когда в кузове всего 24 точки крепления для закрепления всего 12 ремней?
Решения следующие:
1. Увеличение коэффициента трения путем подкладки материалов с повышенным коэффициентом трения. Резиновый коврик с коэффициентом трения 0,6 кардинально меняет ситуацию. Теперь от смещения вперед требуется всего семь ремней, от бокового смещения крепление не требуется;
2. Блокирование груза от смещения вперед, установкой его вплотную к передней стенке кузова также снижает требуемое количество ремней до семи;
3. Отказ от крепления прижимом и использование ремней, заведенных другими способами.
Все вышеуказанные расчеты верны только в случае, еcли вертикальный угол крепления равен 90o, что бывает крайне редко. В большинстве случаев вертикальный угол крепления меньше 90o.
Диаграмма показывает, что прижимные ремни наиболее эффективны при вертикальном угле 75 - 90o. Из формулы и диаграммы следует, что для достижения равного прижимного усилия при вертикальном угле 30o требуется вдвое больше прижимных креплений, чем при угле 90o.
Но что же мы имеем в реальной жизни?
Увы, в действительности представления наших перевозчиков о необходимости и правильности крепления грузов весьма условны. За примерами далеко ходить не надо: остановив девять машин из десяти, мы легко убедимся в недостаточности или неправильности крепления перевозимого груза, а то и вовсе в отсутствии крепления.
Приведу яркий пример недостаточности крепления прижимом. Урал. Зима. Оборудование весом 10 т установлено прямо на деревянный настил полуприцепа (Фото 1). Для предотвращения смещения вперед установлены брусья, которые упираются в передний борт. Казалось бы, семи прижимных ремней с прижимным усилием 500 daN вполне достаточно, чтобы груз остался неподвижным при повороте и даже при экстренном торможении.
Но это только на первый взгляд. Потому что деревянный настил полуприцепа покрыт льдом и снегом (напомню, что коэффициент трения при таянии снега достигает мизерной величины - 0,1). Есть и другие «отягчающие обстоятельства»: ремни неизвестного производителя с отсутствием маркировки. Точек крепления соответствующей рабочей нагрузки не обнаружено. И самое главное: ремни заведены через борта, они обжимают борта вместо того, чтобы прижимать груз к настилу.
Итог перевозки груза с таким креплением ожидаем, но надеемся, что нашему водителю все опасности известны и он был осторожен. После того, как мы ему рассказали, что произойдет, он установил отрезки брусьев по бортам, которые, по его мнению, ограничат смещение груза.
Возьмем другой пример. Даже сейчас, в условиях обширного кризиса в экономике, строительные работы в России продолжаются, хотя и не такими темпами, как в прежние годы. Соответственно, осуществляются перевозки бетонных конструкций. Перевозка ЖБИ сопряжена с особым риском: высока масса этих изделий, центр их тяжести надо определять в каждом индивидуальном случае. И, разумеется, крепление и сама перевозка такого груза требуют особой тщательности. Фото 2 и 3 я сделал в дороге, они не были связаны на тот момент ни с какими происшествиями, но совершенно очевидно, что в обоих случаях крепление перевозимых железобетонных изделий недостаточно, при любой нештатной ситуации, которыми изобилует любая перевозка (экстренное торможение, резкое движение рулем, позволяющее уйти от возможного столкновения), это крепление не обеспечит неподвижность груза, и в лучшем случае все может обойтись без человеческих жертв. А может и не обойтись…
Впрочем, потери при неправильном креплении груза бывают и просто материальными. И такие потери тоже не приводят в восторг грузовладельцев. Приведу пример. Перевозчик безграмотно использовал прижимные ремни – в результате грузополучатель получил груду металлолома: груз безнадежно испорчен.
Для российских автоперевозчиков безобразное состояние дорожного полотна уже давно стало банальной прозой жизни. Тем не менее мы продолжаемся удивляться вполне закономерным вещам. Езда по такой дороге неизбежно связана с повышенной вибрацией, от этого не спасает никакая суперсовременная подвеска полуприцепов. При недостаточном прижиме груз отрывается от настила, уменьшая коэффициент до 0. Закономерный итог: смещение груза - кювет…
Вот еще один пример. Кто-то вложил труд, чтобы вырастить дерево, кто-то – чтобы его спились и разделать, кто-то превратил его в деловую древесину. И на каждом этапе были затрачены труд и деньги. На пути к грузополучателю водитель стянул каждый пакет одним прижимным ремнем вместо трех. Результат – на дороге…
Что далеко ходить, поезжайте на Московскую кольцевую автодорогу и сами убедитесь, что крепление грузов в России – не наука и не закон, а просто блажь… Несколько минут езды – и кадры готовы: эти грузы вообще не закреплены. И вы спокойно едете рядом – просто потому, что не задумываетесь, чем это чревато…
Первые модели с улучшенной аэродинамикой сделаны в форме капли - она и обрела свою форму именно ради проникновения сквозь воздух. Поговорим об аэродинамике автомобиля и узнаем что такое коэффициент Сх и на что он влияет.
Основные факты аэродинамики
Главная проблема, которую решают при отработке аэродинамики, - снижение лобового аэродинамического сопротивления. C ростом скорости увеличивается и сопротивление воздуха. Когда машина разгоняется с 60 до 120 км/ч аэродинамическое сопротивление возрастает вчетверо. Для примера, автомобилю массой 2 тонны при движении на максимальной скорости в 250 км/ч только на преодоление сопротивления воздуха нужно 180 л.с., а на 300 км/ч эта машина тратила бы только на это - 310 л.с.Коэффициент Cx определяется экспериментально . Он главная величина, которая описывает аэродинамическое совершенство кузова. Когда-то его условно приравняли к 1,0 для круглой пластины. Как потом выяснилось на практике, из-за турбулентности за пластиной ее Cx равен примерно 1,2. Самый низкий Cx у капли - примерно 0,05.
При нормальной эксплуатации авто важнее всего сопротивление: именно оно оказывает существенное влияние на расход топлива . Снизить его можно двумя способами: улучшить форму (снизить Cx) или уменьшить поперечное сечение машины. Вертикальные силы могут быть полезными, если действуют вниз, и вредными, если способствуют подъему машины. С боковыми все еще сложнее. Они трудно предсказуемы, а их причины разнообразны: поворот, порыв ветра. Зато влияние они оказывают небольшое.
Все автопроизводители обзавелись специальными лабораториями для изучения аэродинамики. Самый сложный и дорогостоящий элемент - аэродинамическая труба. В ней макеты и реальные автомобили обдуваются сильными потоками воздуха. Это позволяет изучить все особенности формы кузова автомобиля.
Удалось достигнуть многого: у большинства современных машин коэффициент Cx равен 0,30-0,35, самые совершенные достигают значений 0,26-0,27. Он зависит от скорости, направления движения относительно воздуха или состояния поверхности кузова. Приведенные значения - идеал, которого может достичь данная модель.
Прижимная и подъемная силы
Низкое лобовое сопротивление иногда не важно. Болиды "Формулы-1" имеют Cx от 0,75 до 1,0! Большую часть сопротивления создают открытые колеса. Но дело не в этом. Для них важнее другие параметры и прежде всего - прижимная сила. Для реализации огромного крутящего момента двигателя необходимо хорошее сцепление колес с дорогой и устойчивость в повороте.Для гоночных автомобилей хорошая аэродинамика означает отсутствие подъемной силы и наличие прижимной. Обеспечить это формой кузова сложно, поэтому в ход идут дополнительные аэродинамические элементы: спойлеры и антикрылья.
Чаще всего для снижения подъемной силы используют спойлеры под передним бампером и на крышке багажника. Отсекая часть потока, идущего под машину, передний спойлер снижает давление в этой зоне, так что машина присасывается к дороге. Спойлер на крышке багажника ставят для организации срыва воздушного потока до того, как он начнет образовывать вихри за машиной, которые увеличивают сопротивление воздуха. А вот антикрыло работает на создание прижимной силы.
Заметный эффект они создают при скорости 120 км/ч и выше. При этом надо иметь в виду, что работающий на создание прижимной силы воздух создает заметное сопротивление, поэтому максимальная скорость машины с аэродинамическим обвесом будет ниже, а расход топлива - больше.
К удивлению многих автолюбителей и почитателей тюнинга, антикрыло и спойлер – разные по своему назначению устройства. Проведем небольшой экскурс в мир аэродинамики автомобиля, чтобы понять роль спойлера и заднего антикрыла.
Из теории аэродинамики
Антикрыло, что явствует уже из названия, является противоположностью крыла. Главный принцип работы крыла – создание подъемной силы. Разница давлений между нижней и верхней плоскостью профилированного тела была описана Бернулли. Именно профилированная форма крыла, при которой верхняя плоскость имеет большую площадь, используется в авиации для создания подъемной силы. В случае с антикрылом имеет место тот же физический процесс, но только крыло перевернуто. Таким образом, плоскость, на которой устанавливается приспособление, получает дополнительную прижимную силу. В этом и заключается основное предназначение аниткрыльев.
Как работает антикрыло на автомобиле
Площадь нижней части антикрыла больше площади верхней плоскости, поэтому воздух над антикрылом проходит быстрее. В нижней части создается область низкого давления, а в верхней – зона высока давления. Увеличению эффекта способствует расположение эпод отрицательным углом атаки. Между нижней частью и плоскостью, на которой установлено антикрыло, должно быть расстояние для прохождения воздушных потоков. Именно таким образом установка заднего и переднего антикрыльев придает автомобилю дополнительное давление на площадь контакта колеса с дорогой. Иными словами, увеличивается прижимная сила.
Немного о спойлере
Но для чего тогда спойлер? Этот термин в автомобильный мир также попал из авиации. В крыле самолета используются специальные многофункциональные интерцепторы, именуемые спойлерами. Их главное предназначение – противодействие подъемной силе. Что касается автомобильного спойлера, то это устройство для перенаправления воздушных потоков с целью уменьшения аэродинамического сопротивления. Дополнительной, но не менее важной, функцией заднего спойлера является отвод грязевых потоков. Во время движения на большой скорости позади автомобиля образовывается турбулентность, что приводит к засасыванию грязевых потоков, проходящих под днищем. Поэтому в конструкцию заднего спойлера заложена функция уменьшения турбулентности.
В автоспорте, как ни странно, спойлеры применяются для создания разряжения за автомобилем. Завихрения создают зону низкого давления у заднего бампера, что способствует увеличению прижимного усилия. Увеличивается скорость прохождения воздушных потоков под днищем автомобиля. В таком случае спойлер помогает всему кузову автомобиля выступать в роли антикрыла (нужно вспомнить закон Бернулли).
Основные характеристики
Подводя небольшие итоги, можно провести общее сравнение. Антикрыло:
- создает прижимное усилие;
- повышает коэффициент лобового сопротивления.
На гражданские автомобили монтируются только спойлеры, так как использование антикрыла ведет к возрастанию расхода топлива и, как следствие, количеству вредных веществ от выхлопных газов. Именно поэтому конструкторские бюро работают над уменьшением значения Сх (коэффициент воздушного сопротивления).
Чудеса аэродинамики
Заядлые автолюбители могут вспомнить классический аэродинамический элемент, используемый Porsche. Так называемый ducktail (утиный хвост), который получают многие заднемоторные спорткары. Название заднего антикрыла ducktail получить не может, так как не имеет расстояния между кузовом и нижней кромкой аэродинамического элемента. Но и спойлером задумка Порше быть не может, так как располагается задолго до места срыва воздушных потоков. А этот аспект – один из главных, если мы говорим об определении заднего спойлера.
Благодаря большому углу атаки ducktail значительно увеличивает прижимающую силу задней оси. А ведь именно эту роль выполняет антикрыло. Также за аэродинамическим элементом создается разряжение, что заставляет воздушные потоки скользить по кормовой части автомобиля, попутно захватывая горячий воздух с моторного отсека. Таким образом, инженеры решили две немаловажные задачи.
Многие современные спортивные автомобили имеют управляемое антикрыло. Оно не только может изменять угол атаки, но и вовсе быть единым целым с кузовом до определенного момента. Антикрыло автоматически выезжает при достижении определенной скорости, изменяет угол наклона в зависимости от тормозного усилия и интенсивности маневрирования.
Аэродинамика передней части
Несмотря на то что при упоминании спойлера у большинства людей возникает представление заднего аэродинамического аксессуара, к разряду распределителей воздушных потоков может быть отнесена даже «губа» переднего бампера. Такой передний спойлер отводит часть воздуха около дорожного полотна, направляя его обиход кузова автомобиля. «Юбка» позволяет уменьшить завихрения, которые неминуемо возникают при огибании деталей подвески, трансмиссии, выхлопной системы. Конструкторы современных авто пытаются сделать днище обтекаемым, пряча элементы под аэродинамическими кожухами.
В автоспорте применяются не только классические «юбки», но и более развитые спойлеры переднего бампера. Так называемые сплитеры, предназначение которых – отсекать наплывающий воздушный поток, пропуская его через внутренние каналы воздуховодов. Забираемый воздух может быть использован для охлаждения двигателя, тормозов либо для диффузора в заднем бампере.
В гонках на время возросшее сопротивление набегающему воздуху компенсируется увеличением мощности. Главная цель – улучшить управляемость автомобиля, устойчивость и эффективность торможения.
ОГЭ 2018 Физика Часть 1 Задание 20
Прочитайте текст и выполните задания 20-22.
Антикрыло
Рассмотрим движение жидкости в трубе переменного сечения (рис. 1). В широких частях трубы жидкость должна течь медленнее, чем в узких, так как количество жидкости, протекающей за одинаковые промежутки времени, одинаково для всех сечений трубы. Давление же внутри жидкости, которое измеряется с помощью манометрических трубок, ведёт себя обратным образом: давление жидкости больше там, где скорость движения жидкости меньше, и наоборот. Эта зависимость между скоростью жидкости и её давлением известна в физике как закон Бернулли. Закон Бернулли справедлив для жидкостей и газов.
Для увеличения прижимной силы, придавливающей автомобиль к дорожному покрытию, используется специальное приспособление – антикрыло. Рассмотрим сначала крыло симметричного профиля, установленное строго горизонтально (рис. 2а). В этом случае набегающие на него струйки воздуха будут огибать его совершенно одинаково и давление воздуха под и над крылом будет тоже одинаковым.
Теперь установим крыло под углом к потоку (рис. 2б). Скорость движения воздушного потока под нижней поверхностью крыла становится больше скорости над верхней поверхностью. Соответственно, давление воздуха на верхнюю поверхность крыла будет больше, чем давление на нижнюю поверхность. Из-за образовавшейся разности давлений возникает аэродинамическая сила(рис. 2б), вертикальная составляющая которой называется прижимной силой, а горизонтальная составляющая – силой лобового сопротивления.
Прижимная сила антикрыла возникает благодаря тому, что