Аэродинамика — будущее автомобилестроения. Что это и как работает?

Если взглянуть на автомобили прошлого века и сравнить их с современными, первое, что бросится в глаза, — насколько сильно изменился дизайн кузова. Новые модели получают изящные и обтекаемые формы, а производители  гордостью заявляют о том, как улучшается аэродинамический коэффициент.

Но что скрывается за этим загадочным термином? Для чего нужна хорошая аэродинамика? И от чего она зависит? Об этом и многом другом я вам сегодня и расскажу!

Пётр,

редактор технического контента

Что такое аэродинамика

Если кратко, это раздел науки, изучающий влияние воздушных потоков на движущийся объект. 

Только на первый взгляд кажется, что воздух — это что-то лёгкое, невесомое и практически незаметное. Поэтому на низкой скорости и при хорошей погоде сложно представить, что он каким-то образом участвует в поездке. 

Но вспомните, насколько сильно его воздействие сказывается, когда вы разгоняетесь: на трассе боковой ветер или поток воздуха от встречного большегруза буквально раскачивают автомобиль, а порой и вовсе сносят его вбок, заставляя отклониться от изначальной траектории движения.

Как видите, воздух не так уж безобиден. Любое транспортное средство при движении вынуждено постоянно преодолевать сопротивление стены воздуха на своём пути. 

Даже пара десятков лошадиных сил, добавленных к мощности двигателя, не так улучшают разгонную динамику, как продуманная аэродинамика. Она же влияет на управляемость, расход топлива, качество очистки лобового стекла и даже на то, насколько сильно будут забрызгиваться грязью боковые стёкла, ручки дверей и зеркала.

Коэффициент аэродинамического сопротивления 

«Хорошая аэродинамика» — это не какое-то абстрактное определение. Она выражается вполне себе понятной и конкретной величиной, которая называется коэффициентом аэродинамического сопротивления.

Воздух имеет плотность, поэтому, когда автомобиль движется в потоке встречного воздуха, он испытывает сопротивление. Чем выше скорость, тем больше сопротивление и хуже ускорение. 

Аэродинамический коэффициент в автомобиле, — это параметр, который определяет, насколько легко автомобиль проходит сквозь воздушную преграду, давящую на него с разных сторон. Чем меньше этот показатель, тем лучше.

Как можно снизить аэродинамический коэффициент

Об этом впервые задумались авиаконструкторы, которым было необходимо разработать аппараты, способные не только подняться в воздух, но и перемещаться в нём. Взгляните на самолёты или дирижабли — их плавные формы свидетельствуют о том, что при их создании уже использовались ключевые принципы аэродинамики.

Впоследствии этим же вопросом озадачились инженеры автогоночных команд. Часть решений они позаимствовали у  мореплавателей или авиаторов. Но далеко не все из них подошли — самолёт или подводная лодка герметичны, а в салоне авто постоянно перемещаются воздушные потоки. Поэтому автобренды по сей день работают над снижением аэродинамического коэффициента своих моделей.

Вот несколько методов улучшения аэродинамики, которые наиболее популярны в автомобилестроении.

• Проектирование обтекаемых кузовов. Более плавные и округлые формы показывают себя лучше, чем квадратные и угловатые.
• Оптимизация отдельных частей конструкции: переходов, выступов и рёбер, формы крыши, геометрии передней части автомобиля, расположения зеркал и антенн.
• Использование менее шероховатых поверхностей. По ним воздух течет свободно, сокращая сопротивление движению объекта.
• Установка дополнительных элементов. К примеру, за счёт установленного на крышке багажника спойлера можно направить поток воздуха над автомобилем таким образом, чтобы уменьшить потери аэродинамической силы, а диффузоры на бампере и обтекатели на колёсных арках помогают снизить турбулентность.

Покажу, как это работает на примере динамичного Kia Stinger. Над его оптимизацией и улучшением аэродинамической эффективности работал расположенный во Франкфурте-на-Майне центр исследований и разработок Kia. Современное аэрогидродинамическое программное обеспечение (CFD) позволило инженерам проводить виртуальные испытания и тестировать идеи, лучшие из которых воплотились в экстерьере спортивного фастбэка.

Воздухозаборники направляют воздушный поток к радиатору и передним тормозам, уменьшая сопротивление, а отверстия в нижней части бампера направляют воздух к колёсным аркам, что снижает сопротивление и охлаждает тормоза.

Встроенный диффузор под задним бампером не только помогает контролировать воздушный поток, но и предотвращает его срывы на сдвоенных выхлопных трубах. А изогнутый край багажника Kia Stinger создаёт эффект спойлера для повышения устойчивости автомобиля и оптимизации воздушного потока на высоких скоростях.

Очертания кузова слегка заострены к задней части, а за передними арками расположены «жабры» — все эти элементы уменьшают завихрения воздушных потоков вдоль бортов автомобиля.

Как видите, аэродинамика — это не просто наука, а настоящее искусство! Команды инженеров, конструкторов и механиков подолгу работают над созданием моделей, чтобы сделать их более обтекаемыми, улучшить ходовые характеристики и позволить вам получать удовольствие от каждой минуты за рулём вашего Kia!