Cum funcționează aerodinamica auto auto

Mașina testată în tunelul de vânt pentru performanțe aerodinamice. Andy Sacks / Stone / -Getty Images

-Flota auto de astăzi reprezintă o îmbunătățire vastă față de coamele ornamentale și structurile boxy din anii precedenți. Modelele moderne, curbecee reduc la minimum forța pe care aerul o creează împotriva mișcării mașinii, iar rezultatul este o mașină mai elegantă și mai rapidă. Deoarece viteza este, evident, principalul factor în cursele NASCAR, aerodinamica este un element crucial în proiectarea autovehiculelor.

Aerodinamica este studiul modului de mișcare a aerului - în special a modului în care acesta interacționează cu obiecte solide, în mișcare. La fel cum o barcă rapidă lasă linia ascuțită a unei trezi care se află în spatele ei pe apă, o mașină creează un impact aerodinamic în timp ce iese prin aer.

Designerii auto și echipele NASCAR se bazează pe principii aerodinamice pentru a crea îmbunătățiri ale puterii și manipulării vehiculelor la viteze mari. Mașinile de pasageri au devenit mai modeste de-a lungul anilor, pe măsură ce producătorii au descoperit cum eficientizarea poate crește eficiența combustibilului, permițând unei mașini să circule cu aceeași viteză folosind mai puțin putere. Aceste modele reduc rezistența aerului sau tragerile aerodinamice.

-În lumea curselor auto, ar putea fi mai important să crești forța descendentă pe care aerul o exercită pe roțile mașinii. Acest downforce este cheia menținerii tracțiunii prin virajele strânse și constante ale unei curse pe traseu scurt.

Descoperirea puterilor misterioase ale forței de muncă din ultimele decenii a trimis lumea curselor auto într-o frenezie de testare a tunelului vântului și reglajul subtil al caroseriei din stoc. Acesta a schimbat cultura și practica curselor de mașini, în felul în care unii fani consideră infuriatori. NASCAR a fost nevoit să intervină și să reglementeze cu atenție caracteristicile aerodinamice ale fiecărui vehicul în competiție pentru a menține un teren echitabil.

-Chiar și fanii casual sunt expuși constant la terminologia aerodinamicii auto. Acest articol va demitifica NASCAR lingo, începând cu fenomenul de aero push.

cuprins

1. Stoc auto Aero Push
2. Acțiuni auto
3. Stivuitor auto
4. Tragere de mașini stoc

O mașină cu viteză rapidă străpunge aerul în timp ce circulă. Aerul se strecoară peste partea de sus a mașinii și este deviat de spoilerul atașat pe puntea din spate. Dacă o altă mașină urmează imediat în spate, cu nasul în coadă, aceasta intră continuu în spațiul aerian afectat de mașina din față.

-Vehiculul de tracțiune, dacă este adaptat la o anumită apropiere, poate profita de forța aerodinamică a mașinii cu plumb. Aerul se comportă ca și cum cele două mașini ar fi una. Aerul deplasat din spatele autoturismului de plumb creează un vid parțial care aspiră mașina de mers înainte cu o viteză crescută, sau la aceeași viteză, cu un efort redus al motorului și un consum de combustibil mai mic. Aceasta se numește redactare. Ambele mașini pot călători mai repede decât pot merge oricare dintre mașini [sursa: Turner].

Proiectarea poate fi o tehnică de curse foarte puternică, dar are o răspundere serioasă. Mașina de tracțiune suferă o reducere a forței de muncă pe anvelopele din față, ceea ce duce la pierderea stabilității și a manevrabilității care iese din viraje. Aceasta este aero push, de asemenea, numită o condiție "strânsă", care impune șoferului final să ușureze acceleratorul pentru a redobândi tracțiunea [sursa: ESPN].

Aero push îi obligă pe șoferi să facă calcule atente. Pe de-o parte, mulți șoferi pot rămâne competitivi într-o cursă strânsă prin piggybacking pe vehiculul de plumb, profitând de forța crescută și scăderea efortului motorului. Efectele sunt deosebit de benefice pe calea dreaptă. Totuși, la colțuri, pericolele intră în joc în manevrabilitate redusă și probabilitate mai mare de a pierde controlul.

Aero push a devenit aproape caracteristica dominantă a curselor NASCAR. Fanii s-au plâns că cursele și-au pierdut o parte din atracție, deoarece călăreții rămân în poziții fixe pentru întinderi lungi la un moment dat. Șoferii se provoacă unul pe celălalt mai puțin, călărind într-un singur fișier strâns, mai degrabă decât unul lângă altul. Pe partea pozitivă, un număr mai mare de vehicule poate sta lângă liderul pachetului.

Aero push - și toată aerodinamica de curse, în această privință - se referă la forța de muncă.

Aerul în aer

În acoperirea NASCAR a ESPN, un truc cu efecte speciale numit Draft Track arată spectatorilor cum funcționează aero push în timp real, reprezentând curenții de aer prin pufuri animate de pe ecran [sursa: Hiestand].

downforce este o forță descendentă produsă de presiunea aerului, ceea ce creează o presiune mai puternică între anvelopă și suprafața drumului. Principiul implicat este același cu cel care dă ascensiune avioanelor, dar în sens invers.

Forța aerodinamică rezultă din diferențele de presiune de pe laturile obiectului în mișcare. Cele mai frecvente metode pentru creșterea forței de muncă a unui vehicul implică reducerea presiunii aerului de sub vehicul.

În cea mai mare parte, orice creștere a forței de muncă va aduce, de asemenea, o creștere însoțitoare a tragerii aerodinamice. Pentru demonul de viteză, mai multă tracțiune înseamnă viteze mai mici pe dreapta, dar mai multă forță înseamnă o manevrabilitate mai bună la viraje, deoarece pneurile prind mai sigur pista..

-Inginerii auto și echipajele de groapă se străduiesc să mențină cele două forțe în echilibru. Pe o pistă ca Daytona, cu drepturile sale lungi și colțurile ascuțite, bancate, designurile tind să se reducă la minim. Pentru cursele pe trasee scurte, strategia este inversată - deoarece șoferul cheltuiește mai multe curbe de negociere a cursei, un accent pe forța de forță va duce la o viteză totală mai mare, precum și la o siguranță sporită [sursa: Tierney].

Obținerea mai multor forțe prin manipularea caroseriei de curse este o sarcină obsedantă în activitatea de vehicule bursiere. Poate că cel mai bun loc de pornire este la nasul vehiculului. Un șurub cu unghi corect, așezat jos la sol, direcționează majoritatea aerului în sus, deasupra vârfului mașinii. Obiectivul este de a crea o suprafață de joasă presiune sau vid parțial sub nas [sursa: Cercul 304].

Fântânile roților sunt o altă zonă de modelat. O roată evazată care se deschide, în fața anvelopei, va forța aerul să se îndepărteze de părțile laterale și de jos ale mașinii, scăzând și mai mult presiunea aerului [sursa: Boone, "Aerodinamica cu mașina de curse"].

Pentru toate abilitățile tehnologice dedicate consolidării forței în spatele roților din față ale autoturismului, este esențial să se ia în considerare echilibrul. Partea din spate a mașinii trebuie să aibă partea sa de forță pentru a se descurca corect.

-Studierea forței de muncă înseamnă să acorde atenție forței sale opuse, ridicării.

Fuste laterale Bara laterală

Praguri laterale -- piese lungi orizontale care se deplasează jos de-a lungul părții unui vehicul - au fost dezvoltate în cursele de mașini ca o modalitate de a reduce presiunea aerului de dedesubt și de a câștiga forță. Dar această caracteristică exterioară ar putea fi eliminată din vehicul, ceea ce duce la o pierdere bruscă a forței de muncă și o mare probabilitate de accident [Sursa: Cislunar Aerospace]. Multe autorități de curse au interzis fustele laterale, dar rămân o caracteristică strălucitoare a anumitor mașini de pasageri [Sursa: BMW].

-Aripile unei pasari sau ale unei aeronave sunt cei mai evidenti producatori de lift. Dar ridicarea nu înseamnă neapărat o forță ascendentă care combate gravitația. De fapt, forța de forță este o formă de ridicare - ascensor negativ.

Ridicarea este forța aerodinamică perpendiculară pe direcția corpului în mișcare. Invers, trage este o forță de rezistență paralelă cu obiectul în mișcare, dar care vine opus. Ridicator - numit colocvial a vigoare spre cer -- este de obicei prezentă într-un grad sau altul într-un obiect în mișcare. Deoarece ascensorul și forța de forță sunt forțe opuse, o parte din efortul de a construi un autoturism cu o forță puternică implică depășirea ascensiunii.

-Obiectivele de inginerie sunt de a reduce cantitatea de aer care curge pe sub șasiu pentru a asigura o atracție mai strânsă între anvelope și sol și pentru a asigura o evadare ușoară pentru aerul care ajunge sub.

Mașinile de stoc sunt proiectate în mod caracteristic greblă -- ceea ce înseamnă că partea din spate a mașinii este mai mare de la sol decât capătul frontal al șasiuului. Menține presiunea de sub mașină în jos, împiedicând ridicarea.

Spoilerele, barajele de aer din față și aripile produc acest efect. Un baraj de aer este montat sub bara de protecție față pentru a bloca fluxul de aer sub corp. Anexele, utilizate pentru mașinile Formula One și Indy, sunt întoarse în sus pentru a oferi forță în jos în loc de ridicare.

Mașinile de curse devin ocazionale, în ciuda acestor dispozitive. Pericolul este prezent mai ales atunci când o mașină se învârte, ceea ce modifică radical forțele aerodinamice în joc. În timpul unei rotiri de mare viteză, aerul se poate deplasa suficient de rapid peste acoperiș și hota pentru a produce o forță de ridicare puternică.

Mai multe inovații de siguranță sunt instalate pe vehiculele NASCAR pentru astfel de urgențe, cum ar fi o fereastră din partea dreaptă încastrată. Mașinile din stoc care înconjoară piste ovale spre stânga sunt mai susceptibile să-și arate fața dreaptă într-un viraj. Marginea ascuțită a ferestrei din partea dreaptă deviază aerul în loc să-l lase să curgă liber peste acoperiș. Clapele încastrate pe acoperișul mașinii, o altă caracteristică de siguranță, încep să crească dacă presiunea aerului scade brusc deasupra mașinii, blocând fluxul de aer [Sursa: Leslie-Pelecky].

-

Speedy Science

Dacă sunteți curioși în privința aerodinamicii, faceți cercetări suplimentare pe Internet sau la biblioteca locală. O carte din 2008, intitulată „Fizica NASCAR: Cum să faci oțel + gaz + cauciuc = viteză”, de Diandra Leslie-Pelecky, explică aerodinamica și alte principii științifice în cursele auto.

Tragerea aerodinamică este forța aerului de-a lungul lungimii mașinii care se deplasează, opunându-se forței mașinii. Pe măsură ce mașina taie o cale prin aer, unele molecule de aer se ciocnesc cu bara de protecție din față, producând rezistență.

-Alte molecule curg de-a lungul hotei, numai pentru a veni împotriva parbrizului - o altă sursă de drag. Aerul care alunecă lin peste acoperiș devine turbulent deasupra lunetei și din spatele mașinii, exercitând o forță înapoi asupra vehiculului.

Viteza, densitatea aerului și dimensiunea, forma și designul mașinii determină amploarea forței de tracțiune a unei mașini.

„O mașină mai rapidă experimentează mai mult drag, deoarece trebuie să împingă moleculele de aer din drum mai repede”, explică Diandra Leslie-Pelecky în cartea sa, „Fizica NASCAR”. "Aerul dens crește tracțiunea deoarece există mai multe molecule de aer care lovesc fiecare zonă din mașină. O suprafață mai mare în secțiune transversală crește glisarea, deoarece mai multe molecule de aer trebuie să fie mutate din drum" [sursa: Leslie-Pelecky].

Drag-ul este principalul obstacol în calea accelerației și a vitezei de curse. O mașină de pasageri care se deplasează pe autostradă cheltuiește aproximativ 60 la sută din energia sa depășind tracțiunea de aer, un procent mult mai mare decât frecarea anvelopelor și nevoile energetice ale trenului de antrenare în sine [sursa: Beauchamp].

Înfrângerea tragerii a fost primul obiectiv major al aerodinamicii auto, începând cu anii '60. Este în continuare cea mai importantă variabilă în condițiile de curse, care plasează o primă mai mică în forță, cum ar fi piste mai lungi cu mai multe drepte.

Liniile elegante, parbrizele înclinate și colțurile rotunjite ale mașinilor de curse moderne - și mașinile pentru pasageri în acest sens - sunt concepute pentru a minimiza tragerile. Însă, căutarea de a construi curse de curse cu forță netă ridicată duce uneori la o atracție suplimentară. Spoilerul spate găsit pe vehiculele NASCAR este un exemplu: crește tracțiunea distribuind greutatea din fața în partea din spate a mașinii [sursa: Circle Track]. Aerodinamica rămâne un domeniu vibrant și tânăr al ingineriei, cu multe inovații încă de parcurs.

Pentru a fi la curent cu ultimele inovații în aerodinamică, accesați linkurile de pe pagina următoare.

Aerodinamica și eficiența combustibilului

Șoferii obișnuiți nu trebuie să vă faceți griji cu privire la forța de circulație a vehiculelor lor, dar mașinile de pasageri pot reduce glisarea prin coborârea șasiului, adăugând un baraj de aer, sondă pentru roți și carouri [sursa: Beauchamp].

Articole similare

• Care este istoria curselor de automobile?
• Cum funcționează scanerele auto
• Cum funcționează tehnicile de curse de mașini de stoc
• Cum funcționează telemetria auto cu stocuri
• Cum funcționează suspensiile pentru autovehicule

surse

• Presă asociată. „Mergând cu fluxul”. (Accesat 15/12/08) http://hosted.ap.org/specials/interactives/nascar2005/aerodynamics/aerodynamics.swf
• Beauchamp, Warren. "Aerodinamica mașinii de pasageri." (Accesat 15/12/08) http://www.recumbents.com/car_aerodynamics/
• BMW. "Fuste laterale BMW." (Accesat 17/12/08) http://www.bmwsideskirts.com/history.php
• Boone, Jerry F. „Aerul rău? Fizica din spatele curselor auto”. Stocare de masini. (Accesat 14/12/08) http://www.stockcarracing.com/techarticles/scrp_0301_the_physics_behind_auto_racing/index.html
• Boone, Jerry F. "Aerodinamica cu mașina de curse - automobil cu șenile scurte." Stocare de masini. (Accesat 14/12/08) http://www.stockcarracing.com/techarticles/scrp_0702_race_car_aerodynamics/index.html
• Circle Track. "Aerodinamica - Mașina de stoc definită Aero." (Accesat 14/12/08) http://www.circletrack.com/techarticles/0304_aerodynamics_tech_definitions/index.html
• Cislunar Aerospace. "Aerodinamica și mașini de curse". K-8 Aeronautics Internet Textbook. (Accesat 15/12/08) http://wings.avkids.com/Book/Sports/advanced/racecar-01.html
• ESPN. "Aero Push". (Accesat 14/12/08) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3426389
• Hiestand, Michael. "ESPN va arăta nevăzutul NASCAR." Statele Unite ale Americii Azi, 24 iulie 2007. (Accesat 15/12/08) http://www.usatoday.com/sports/columnist/hiestand-tv/2007-07-24-ESPN-NASCAR_N.htm
• Leslie-Pelecky, Diandra. Fizica NASCAR: Cum se fabrică oțel + gaz + cauciuc = viteză. Dutton: 2008. (Accesat 17/12/08 prin Google Books) http://books.google.com/books?id=OAK3yFlHoTAC
• Tierney, John. "NASCAR's Screech and Slam? E totul aerodinamică." New York Times, 12 februarie 2008. (Accesat 15/12/08) http://www.nytimes.com/2008/02/12/science/12tier.html?pagewanted=all
• Turner, Charlie. „Redacție și Aero”. Bench Racing cu Steve și Charlie. (Accesat 16/12/08) http://benchracing.typepad.com/bench_racing_with_steve_a/drafting_and_aero.html

-