«Почему при одинаковой мощности максимальная скорость автомобилей
различается? Почему у одного стекла затягивается пылью, а у другого
нет? За счет чего гоночные болиды в повороте развивают пятикратную
боковую перегрузку?
Павел Корниевич, г. Гродно»
Окончание.
Начало в №№ 11–15
Антикрылья
 |
Составное антикрыло помогает сильнее прижать автомобиль к дороге, избежав сильного вихреобразования позади себя – поток проникает в щели между планками, уменьшая образующуюся зону разряжения.
Впервые появившиеся в 60-ых годах в Формуле-1 антикрылья стали неотъемлемым атрибутом гоночных автомобилей всех мастей. Конструктивно это те же крылья, о которых шла речь в начале статьи, только перевернутые. Соответственно, область пониженного статического давления образуется не сверху, а снизу, и крыло уже не стремиться взлететь, а тянет вниз. Правда, при установке параллельно воздушному потоку, как того требуют соображения о минимизации лобового сопротивления, заметный эффект достигается лишь на очень большой скорости, в то время как прижимная сила нужна в поворотах, где темп, наоборот, невысок. В связи с этим антикрылья обычно устанавливаются под некоторым углом к потоку (углом атаки), дабы прижимать автомобиль и за счет динамического давления встречного воздуха. Но опять незадача – при этом возрастает лобовое сопротивление! И чем выше нужна прижимная сила, тем больше угол атаки, и тем хуже обтекаемость.
С этого момента и начинается инженерное искусство. Например, вместо антикрыла с одним профилем применяются двойные или даже тройные конструкции – так при заданных габаритах удается увеличить общую поверхность антикрыла и получить бОльшую прижимную силу, не прибегая к повышению угла атаки. Если же без наклона пластин все-таки не обойтись, то дополнительно изгибают и сам профиль – теперь, разместив пластины многоярусного антикрыла с небольшим смещением, можно развернуть поток так, чтобы уменьшить разряжение позади них. Отдельное внимание уделяется торцам антикрыльев – в этом месте происходит смешивание попавшего и не попавшего на крыло потоков, а потому велик риск образования вихрей. Во избежание этого устанавливаются специальные торцевые пластины, разделяющие эти потоки. Казалось бы, простой элемент, но взгляните, сколь сложна форма этих пластин на болидах Формулы-1 – описанию она просто не поддается, но именно в этом – вся красота аэродинамики.
 |
Детали:
Давление
Говоря о воздействии воздуха на движущийся автомобиль, мы упоминаем статическое и динамическое давление. Что же это такое?
Для наглядности представим прямую трубу, по которой течет газ. Его молекулы, несмотря на общее конечное направление движения, имеют хаотичную траекторию и постоянно сталкиваются друг с другом и внутренностью трубы. Эти микроудары о трубу и создают давление, которое называется статическим. Так, например, воздух давит на параллельные потоку поверхности движущегося автомобиля.
А теперь представим, что в некотором месте труба изгонута. В этой точке давление на стенку трубы будет выше, ведь здесь направление движения меняет уже весь поток, и удары молекул о стенку становятся гораздо интенсивнее. Эта добавочная величина – динамическое давление или скоростной напор. В случае с автомобилем оно проявляется, например, при обтекании воздухом лобового стекла, то есть непараллельной потоку поверхности.
 |
Наиболее же примечательной является зависимость между динамическим и статическим давлением, устанавливаемая законом Бернулли: при возрастании скорости потока его динамическое давление увеличивается, а статическое падает. На этом принципе и основана работа крыла, а, соответственно, и многих других аэродинамических элементов.
Пылесос
Среди всевозможных способов прижать автомобиль к земле существовали и поистине удивительные решения. В частности, этот болид Формулы-1 Brabham BT46B 1978 года, в котором для создания разряжения под днищем использовался огромный вентилятор. Правда, об этом знали лишь сотрудники команды – остальных убеждали в том, что это элемент системы охлаждения мотора. Впрочем, после серии ошеломительных побед на трассе предназначение вентилятора скрывать было уже невозможно, и эта находка быстро попала под запрет спортивного регламента.
Универсалы принято считать более утилитарными автомобилями по сравнению с хэтчбеками и седанами, а потому и со спортом они ассоциируются редко. Однако именно этот тип кузова обеспечивает наибольшую прижимную силу, ведь с такой линией крыши длина пути от передка до задней части получается почти минимальной, а значит и воздушный поток не так сильно ускоряется, как в случае тем же седаном. А чем меньше скорость, тем больше давление и прижимная сила
 |
Эпоха антикрыльев началась в 1968 году, когда Ferrari впервые применила их на своих болидах Формулы-1. Располагались они как положено – на высоких стойках, дабы работать в зоне невозмущенного потока, да и крепились непосредственно к рычагам подвески, а не к кузову.
Подготовил Александр ПРАВИЛЬНЫЙ.
