Аэродинамика – это довольно важная и сложная наука о поведении движущихся объектов в воздухе или воде.
Законы аэродинамики, относящиеся к автомобилю, можно изложить всего в двух словах.
Если некая плоскость движется в ламинарном (незавихренном) потоке, то при положительном угле атаки (если плоскость имеет положительный угол относительно земли), возникает подъемная сила, отрывающая эту плоскость от земли. Если же угол атаки отрицателен, то на больших скоростях набегающий поток прижимает ее к земле. Очевидно, что нам нужно прижимать автомобиль к земле.
Есть ещё такая штука, как сопротивление воздуху при движении. Ведь воздух имеет некоторые "вязкие" свойства. И кузов автомобиля трётся о толщу воздуха, а на это затрачивается сила. Значит и кузов должен быть аэродинамичным.
Аэродинамика любого автомобиля должна создавать отрицательную подъемную силу, то есть при нарастании скорости автомобиль должен сильнее прижиматься к земле. Кроме того, он должен легко разрезать толщу воздуха без особой потери энергии на этот процесс.
Увы, но на заре отечественного автопрома аэродинамические исследования российских машин никогда не проводились. Когда их провели, оказалось, что все автомобили с кузовом «классика» имеют положительную подъемную силу - то есть с возрастанием скорости они стремятся оторваться от дороги.
Аэродинамика играет важнейшую роль на высоких скоростях. Например, если абстрагироваться от реальной жизни, то особенно важна она для машин класса «Формула-1», развивающих бешеные скорости. Недаром все они оснащены «антикрыльями» - плоскостями с отрицательным углом атаки, прижимающими задние колеса к земле.
Интересно будет узнать и про активную систему обеспечения устойчивости машин Ф1 – своеобразный пылесос, откачивающий воздух из-под кузова и увеличивающий давление сверху, а следовательно и устойчивость. Но несколько чудовищных аварий, произошедших из-за отказа «пылесосов» вынудили запретить активные меры устойчивости и обходиться лишь антикрыльями.
Если говорить про легковые автомобили, то современных машин, то их профиль с опущенным капотом и приподнятым багажником являет собой антикрыло – то есть аэродинамическую поверхность с отрицательной подъемной силой. Они достаточно устойчивы на дороге.
Разницу легко увидеть, если вы постоянно ездите на седане, а потом вдруг пересели на классический джип. Джип будет вести себя как кирпич на колесах. Что не скажешь о седане.
Однако, кроме устойчивости, важны и экономические показатели. Мы уже рассказывали, как экономить топливо в автомобиле. Аэродинамика тут - один из важнейших факторов, влияющих на расход.
Оптимальным с точки зрения аэродинамики является движение твердого тела в ламинарном (то есть равномерном потоке) без образования турбулентностей.
Турбулентность- это завихренность встречного потока. Ясное дело, что вихри не берут энергию с небес, а отнимают ее от скорости движущегося тела.
Поэтому, не очень логична концепция хэтчбеков, особенно с вертикальной задней панелью. В этом месте происходит срыв воздушного потока с кузова и образование мощного вихря, который существенно отнимает скорость. Будь там багажник, как у седана, то поток бы облизывал кузов и мощность его терялось бы.
За быстро движущимся телом с обрезанной задней панелью возникает так называемая дорожка фон Кармана, состоящая из цепочки вихрей, питающихся за счет вашей скорости. Чем быстрее вы будете ехать, тем больше скорости будет отнимать у вас эта дорожка.
На аэродинамические показатели оказывает влияние множества факторов. Прежде всего – это боковые зеркала. Они стоят перпендикулярно набегающему потоку и образуют вихри. Но без зеркал ездить нельзя. От них не отказаться. А вот сделать их аэродинамической формы вполне возможно!
Езда с открытыми окнами увеличивает расход бензина минимум на 10 %. Обтекая машину, ламинарный поток обнаруживает полости, и в окнах возникают вихри, гасящие скорость.
Даже привычные накладки на окна вредны для езды, поскольку на их кромках создается срыв воздушного потока и образование вихрей.
Ну и как итог, отметим, что идеальной с точки зрения аэродинамики является гладкое каплевидное тело без выступающих частей. Правда это не всегда возможно.
