Аэродинамической устойчивость на машинах разной формы кузова
Для обеспечения аэродинамической устойчивости при боковом ветре необходимо было увеличить боковую поверхность за счет двух рулей управления, как это показано на рис. 17. Внешний вид автомобиля в результате значительно ухудшился и поэтому рули оставили лишь на опытных образцах.
Большего увеличения боковой поверхности достигал кузов, выполненный по патенту П. Джерея, за счет использования нижней его части в форме крыла, а верхней - в форме симметричной, вытянутой в горизонтальной проекции капли . Более привлекательный внешне, этот кузов был снабжен вертикальным крылом, расположенным посредине. Такие кузова были испытаны на нескольких спортивных автомобилях.
Предприятием «Татра» был разработан собственный вариант кузова для автомобиля «Татра-87», обеспечивший очень хороший коэффициент сх - 0,32. Эти автомобили с небольшими изменениями выпускались 20 лет (рис. 18).
Требования к аэродинамическим свойствам кузова постоянно растут. Должны быть обеспечены и низкое сопротивление воздуху и устойчивость при боковом ветре. Необходимо, чтобы равнодействующая аэродинамических сил, действующих на кузов, рас-Рис. 19. Кузов с задним спойлером полагалась как можно ближе к центру тяжести автомобиля или проходящей через него оси автомобиля. Если боковая сила действует по оси, то автомобиль только слегка сдвигается, но не поворачивается.
Если равнодействующая аэродинамических боковых сил проходит впереди оси, то автомобиль поворачивается по направлению ветра, т. е. он аэродинамически неустойчив. Если равнодействующая приложена сзади оси, то автомобиль поворачивается против направления ветра, но так как одновременно он продолжает движение вперед, то через определенное время, за которое водитель поворотом руля обеспечивает сохранение направления движения, машина возвращается в исходное (по движению) положение. Первая реакция на боковой удар ветра - автоматическая, без действия водителя. При нем автомобиль поворачивается и начинает двигаться под углом к осевой линии дороги. Водитель имеет достаточно времени для воздействия на рулевое управление и поэтому можно считать такой автомобиль аэродинамически устойчивым.
У хорошо обтекаемых кузовов равнодействующая аэродинамических сил приложена обычно в передней части автомобиля, и, следовательно, если центр тяжести в задней половине, то автомобиль аэродинамически неустойчив. Этому, однако, препятствует большая боковая площадь задней части, например, как у автомобилей с грузопассажирским кузовом типа «универсал». Автомобили с малым уклоном крыши, имеющие к тому же скругленную заднюю часть, предрасположены к аэродинамической неустойчивости.
Уклон задней части крыши должен быть небольшим, чтобы поток воздуха не отрывался от кузова. Поэтому крыша с малым уклоном задней части более выгодна; а в местах, где происходит отрыв потока воздуха, кузов необходимо завершить вертикальной стенкой. Сопротивление воздуха в этой части можно снизить с помощью спойлера, как показано на рис. 19. При использовании кузова такого типа возникают проблемы с обеспечением заднего обзора, в особенности, если уклон задней части крыши небольшой. При устранении заднего окна водитель получает информацию о состоянии движения сзади только с помощью зеркал заднего вида, располагаемых на передних крыльях или на боковинах передних дверей. Но эти элементы значительно увеличивают аэродинамическое сопротивление автомобиля. Задние спойлеры способствуют повышению устойчивости машины; речь о них пойдет в отдельной главе.
Для сохранения хорошей управляемости автомобиля очень важны нагрузки на переднюю и заднюю подвески. Приближенно их можно установить по распределению массы автомобиля на оси. Однако определенное значение имеет и аэродинамическая нагрузка подвесок.
Аэродинамическое нагружение обеспечивает возможность переноса большей силы с шин на поверхность дороги, в первую очередь при ускорении и торможении автомобиля, что важно для сохранения его управляемости. Аэродинамическая нагрузка на ведущую ось важна прежде всего для гоночных автомобилей, так как это улучшает динамику разгона и способствует повышению скорости прохождения поворотов. При аэродинамическом нагружении осей во время торможения сопротивление спойлера помогает этому процессу и разгружает тормоза колес, уменьшая их нагрев и, соответственно, нагрев шин. От гоночных автомобилей спойлеры перешли и на серийные модели автомобилей спортивного типа.
У некоторых гоночных автомобилей угол наклона спойлера можно менять во время движения, т. е. он действует как руль высоты у самолета. Если требуется увеличение нагрузки на ось, то угол наклона спойлера уменьшается. Спойлером можно снизить аэродинамическое сопротивление автомобиля, а также и его сопротивление качению, поскольку оно зависит от силы, прижимающей колесо к дороге.
Передняя подвеска должна обеспечивать хорошую управляемость автомобиля и на больших скоростях. Это не всегда удается, в особенности при скругленном и высоко поднятом капоте. Точно так же, как и на профиле крыла самолета, над капотом возникает зона пониженного давления и тем самым нагрузка на переднюю ось уменьшается. Эта разгрузка оси на большой скорости может достичь такой величины, что автомобиль перестанет реагировать на управление. Поэтому передние части у скоростных автомобилей делают низкими и длинными, поднимающимися к лобовому стеклу под малым углом.
Оглавление Вверх:
Аэродинамически совершенная форма кузова