Без аэродинамики автомобили, самолеты, космические аппараты и даже бобы (сани для бобслея) – это всего лишь объекты, вытесняющие ветер. К тому же вытесняющие очень неэффективно. Для того чтобы научиться манипулировать аэродинамическим сопротивлением на этих объектах, необходимо отправиться в аэродинамическую трубу, где инженеры испытывают каждую мелочь...
Однако не дайте себя обмануть инновационными возможностями аэродинамической трубы. Это устройство было изобретено задолго до того, как автоиндустрия прочно встала на ноги. Его создание восходит к 1871 году. У братьев Уилбура и Орвилла Райт была такая штука.
Прежде чем автопроизводители и гоночные инженеры начали оттачивать свое мастерство в туннеле, он покорился пионерам аэронавтики. Они разработали его для того, чтобы имитировать попытки полета. Все верно, к моменту создания аэродинамической трубы функционирующих самолетов не существовало.
Братья Райт протестировали в трубе почти 200 крыльев и фюзеляжей различных форм и дизайнов. Первый полет состоялся спустя 30 лет после создания оригинальной аэродинамической трубы – в 1903 году. Детище братьев Райт удержалось в воздухе в течение 12 секунд.
Однако аэродинамическая труба была далеко не первым инструментом, с помощью которого можно было оценить функциональность летательного аппарата. Вслед за неудачными экспериментами с так называемой «вихревой рукой» середины 1700-х годов Фрэнк Уэнхем нашел финансирование для разработки нового лучшего устройства, которое находится в строю и по сей день.
Это «лучшее» устройство и оказалось аэродинамической трубой. Принцип предельно прост. Труба представляет собой замкнутый проход, через который посредством вентилятора или другой аналогичной системы прогоняется воздух. Сердцем аэродинамической трубы является испытательная секция, в которой масштабированная модель противостоит тщательно контролируемому воздушному потоку.
Тесты в аэродинамической трубе стали неотъемлемой частью Второй мировой войны. Как только военное использование было свернуто, эстафету подхватили гоночные инженеры, а затем гостями туннеля стали и гражданские автомобили.
Аэродинамика превращает квадратные кузова с высоким сопротивлением в оптимальные с точки зрения прижимной силы снаряды, которые сегодня мы видим повсеместно, однако тестирование ускорений этих автомобилей проводится без единого фактического движения транспортного средства в туннеле. Автомобиль просто паркуется в центре, и на него обрушиваются ветра!
Да, автомобиль или самолет внутри не двигаются, но вентиляторы создают ветер разной скорости для имитации реальных условий. Иногда дело даже обходится совсем без автомобиля – дизайнеры часто полагаются на точную уменьшенную копию своих моделей, чтобы измерить сопротивление. Воздух движется над объектом, а компьютеры рассчитывают коэффициент аэродинамического сопротивления.
Современная аэродинамическая труба – это по существу гигантский огороженный фен (за вычетом тепла и секущихся концов) для вашего автомобиля. Аэродинамическая труба в Северной Каролине даже имеет своего рода беговую дорожку для автомобиля, способную имитировать скорости до 290 км/ч.
Владелец команд в NASCAR и Формуле-1 Джин Хаас потратил 40 миллионов долларов на постройку такого сооружения. Оно называется туннель WindShear. Его открытие состоялось в 2008 году. Вот как там выглядит типичная сессия:
Да, все стало гораздо фантастичнее с момента первых попыток. То ли еще будет! Уже сейчас многие аэродинамические тесты проводятся полностью на компьютере. В этом случае поездка в фактическую аэродинамическую трубу нужна, чтобы подтвердить смоделированные результаты испытаний.
Такого же рода подход становится популярнее и в краш-тестах. Компьютерное моделирование очень удобно: разбил машину, чуть-чуть подправил дизайн и разбил еще раз. Постройка полноразмерных аэродинамических труб и уничтожение машин – дорогое удовольствие, так что испытания в виртуальном мире могут сэкономить кучу средств.
Но как говорили наши дедушки и бабушки, «реальный мир лучше, чем все эти компьютерные игры, в которые вы, дети, играете целыми днями». Сохранить реальные испытания было бы здорово!
По мотивам Jalopnik.com