Множество машин, от спортивных болидов, до простых седанов имеют различные аэродинамические элементы на задней части автомобиля. Любой элемент, который устанавливается на крышку багажника, заднюю дверь или на край крыши, в обиходе, привыкли называть «спойлер». На самом деле существуют два разных приспособления, имеющие разное устройство. Давайте разберёмся, для чего нужен спойлер на автомобиле и что ещё называют спойлером.
Спойлер и антикрыло
Спойлер – это деталь, которая изменяет свободный поток воздуха. Задний спойлер – это элемент кузова, который устанавливается сзади автомобиля (на крышку багажника, или крышу). Спойлер не имеет зазора с кузовом. Если есть зазор, то это уже антикрыло. Как следует из названия (spoiler – помеха), задний спойлер мешает потоку воздуха, изменяет быстрый, ровный поток, идущий с крыши. Преграждая воздушный поток, спойлер меняет его, сокращает скорость потока воздуха и создаёт давление на заднюю часть, препятствуя её подъёму. Это одна из функций спойлера. Также, спроектированные специально для конкретных автомобилей, спойлеры, могут снижать общее сопротивление воздуха, создаваемое автомобилем.
Антикрыло создаёт прижимную силу задней части автомобиля. Антикрыло – это, по сути, перевёрнутое крыло самолёта. Крылья самолёта генерируют подъёмную силу, которая помогает ему взлететь. Антикрыло действует также, но, так как оно представляет собой перевёрнутое крыло, то происходит генерирование прижимной силы. Отсюда и такое название (крыло – для взлёта, антикрыло – для прижимания). У крыла самолёта и у антикрыла разные углы атаки. У антикрыла угол атаки отрицательный. Если говорить проще, то поток воздуха оказывает большее давление на верхнюю часть антикрыла, а у крыла самолёта – на нижнюю.
На английском языке, откуда, собственно, и пришло слово «спойлер», нет названия «антикрыло». Там такой элемент кузова называют “wing” (крыло). При этом также в обиходе многие называют все элементы тюнинга, установленные сзади машины (и не только) spoiler. Хотя, слово «антикрыло» само по себе раскрывает смысл этого приспособления и не даёт путаницы. Антикрыло – крыло наоборот (перевёрнутое крыло).
В чём же разница антикрыла и спойлера?
В широком смысле, антикрыло – это тоже спойлер, но с особенной конфигурацией и со специализированной функцией. Антикрыло так же, как и все спойлеры служит помехой свободно текущему потоку воздуха и изменяет этот поток. Единственная функция антикрыла – генерирование прижимной силы.
Функции спойлера могут быть разными, в зависимости от того, на какое место кузова он установлен и какую форму имеет. Одна из функций заднего спойлера – препятствовать подъёму задней части кузова. Эту функцию он выполняет за счёт создания собой барьера на пути свободного потока. Воздух давит на спойлер и происходит прижим задней части. Также, спойлер может корректировать форму кузова, улучшая аэродинамику.
На кузовах, где крыша заканчивается, и дальше нет плавного продолжения в виде стекла и крышки багажника (на хэтчбэках, минивенах и пр.) создаётся турбулентность. Это увеличивает общее сопротивление и тормозит автомобиль. Правильно спроектированный спойлер (см. иллюстрацию) может уменьшить этот эффект, что в последствии отразится и на расходе топлива. Но это можно заметить только при длительных, скоростных движениях по трассе. При 120 км/ч и выше, 50% топлива уходит на преодоление сопротивления воздуха. Таким образом, снизив сопротивление, можно получить весомую экономию расхода топлива. В отличие от антикрыла, спойлер не требует точной регулировки при установке.
Возникает вопрос, зачем прижимать автомобиль к дороге?
На высоких скоростях (более 120 км/ч), воздух, задуваемый под автомобиль, начинает приподнимать его (начиная с задней части), как гигантское крыло. Из-за этого ухудшается управляемость, в особенности, при поворотах. Так, если попытаться повернуть машину на высокой скорости, то автомобиль может слететь с дороги.
Единственный способ уменьшить приподнимание автомобиля на скорости, это увеличить его вес. Проблема увеличения веса для улучшения сцепления в том, что это не помогает на поворотах, когда больше всего необходимо сцепление с дорогой. Дополнительный вес имеет инерцию, которую нужно преодолеть, чтобы повернуть. К тому же, из-за дополнительного веса, увеличивается расход топлива. Таким образом, увеличение веса автомобиля для лучшего сцепления с дорогой – это провальный путь.
Антикрыло – это, как раз, то устройство, которое помогает прижимать машину к дороге на высоких скоростях.
Его преимущество очевидно. Вместо тяжёлой неповоротливой машины, можно управлять автомобилем с лёгким весом, который легко контролируется и чем выше скорость, тем с большим усилием его прижимает к дороге. Но есть одно но. Каждый раз, когда антикрыло генерирует прижимную силу, оно также генерирует сопротивление воздуха. Сопротивление воздуха тормозит машину. Таким образом, дополнительная прижимная сила – это хорошо, а слишком много прижимной силы, даёт большое сопротивление, это уже плохо. Очень мощные спортивные машины, выступающие на Формуле 1, имеют такой показатель, который называется L/D‑коэффициент. Автомобильные дизайнеры стараются увеличить этот показатель, чтобы автомобиль достаточно хорошо прижимался к дороге и при этом не замедлялся.