Что такое элементы аэродинамического обвеса
Элементы аэродинамического обвеса на автомобиле
На сегодняшний день множество автомобилистов, увлекающихся тюнингом своего транспортного средства, активно используют передний и задний спойлер. Многие считают, что основная задача этих элементов – улучшение внешнего вида автомобиля. Но это не совсем так. Для чего нужен спойлер?
Элементы аэродинамического обвеса
При движении автомобиля на высокой скорости (более 140 км/час) за ним образовывается что-то типа турбулентной зоны, а именно беспорядочные воздушные завихрения, препятствующие нормальному управлению. Это объясняется тем, что обтекание внешней поверхности автомобиля совершается сверху и по бокам, а внизу, со стороны днища, воздушный поток сталкивается с выступающими элементами, что и вызывает завихрения.
Данный процесс приводит к чрезмерному повышению давления в нижней части авто и моторном отсеке. Прижимная сила машины снижается и авто поднимается, а сцепление колес с дорожным покрытием ухудшается, затрудняя управление. Для предотвращения подобных ситуаций предназначены элементы аэродинамического обвеса – антикрылья и спойлеры.
Антикрыло
Одним из важных элементом аэродинамического обвеса является антикрыло. Внешне эта деталь напоминает перевернутое крыло самолета, а основная его задача – прижим машины к дорожной поверхности. Для этого очень важно подобрать правильный размер антикрыла – оно должно быть не слишком большим, но и не маленьким, а также располагаться не очень близко к кузову. Несоблюдение этих нюансов ведет к тому, что антикрылья будут либо вовсе бесполезными, либо будут функционировать в качестве спойлеров машины.
Устанавливая антикрылья на авто необходимо знать и о недостатках. В первую очередь, это увеличение нагрузки на колеса. Кроме того, на очень высокой скорости создается дополнительное аэродинамическое сопротивление.
Назначение спойлера
Что такое спойлер и чем он отличается от антикрыла? Итак, спойлером называют деталь автомобиля, которая изменяет воздушный поток и не имеет зазора с кузовной поверхностью – именно эта особенность и помогает визуально отличить его от антикрыла, которое такой зазор должно иметь в обязательном порядке.
Установка спойлера преследует две цели:
Разобравшись, зачем нужен спойлер на машине, рассмотрим основные его виды:
В зависимости от применения:
Что же касается материала, то основная масса современных спойлеров, которые имеют доступную для большинства потребителей стоимость, изготавливаются из пластика. Такие изделия имеют привлекательный внешний вид, но отличаются недолговечностью, поскольку пластик сильно подвержен пагубному воздействию солнечного излучения, химикатов, что используются на дорогах и моющих средств. В результате такой обвес быстро потускнеет, нечнет крошиться, трескаться и ломаться. Единственным исключением является спойлер из АБС-пластика, для которого характерны такие свойства, как прочность и выносливость.
Преимущества и недостатки установки спойлера
Машины со спойлером обеспечиваются следующими положительными качествами:
Из недостатков установки спойлеров на автомобиле можно выделить:
Важно знать, что устанавливать автомобильный спойлер лучше всего в проверенном автосервисе, поскольку неумелый или некачественный монтаж сделает этот элемент не только бесполезным, но даже опасным приводя к таким нежелательным последствиям как:
В завершение следует еще раз сделать акцент на том, что устанавливать спойлер на авто целесообразно только тогда, когда владелец предпочитает быструю езду. В противном случае этот элемент бесполезен и будет выполнять лишь декоративную функцию. Если же решение о покупке все-таки принято, то лучше заплатить немного больше и приобрести изделие в специализированном тюнинговом магазине, поскольку более дешевые элементы обвеса, продающиеся на рынке за углом, как правило, являются подделками и прослужат недолго.
Аэродинамика (зачем нужны обвесы)
Один из важных показателей современных автомобилей — аэродинамика кузова, а точнее, его лобовое сопротивление. Главная проблема, которую решают специалисты по аэродинамике, — как максимально уменьшить эту величину. Сопротивление воздуха рассчитывается по формуле: F = 0,5CхSpV2, где S — площадь поперечного сечения автомобиля, p — плотность воздуха, V — скорость движения. Последняя величина этой формулы в квадрате, то есть когда машина разгоняется с 60 до 120 км/час, аэродинамическое сопротивление возрастает вчетверо. Например, BMW 760i при движении на скорости в 250 км/час только на преодоление сопротивления воздуха требуется мощность 191 л.с., а при 300 км/ч эта машина тратила бы 331 л.с. Коэффициент Cx (в английском варианте Cd, а в немецком — Cw) определяется экспериментально. Именно он описывает аэродинамическое совершенство кузова.
Самый низкий Cx у капли жидкости — примерно 0,05, ее форма максимально способствует проникновению сквозь воздух. Однако компоновать машину в форме капли неудобно. Поэтому в некоторых моделях серийных автомобилей только отдельные элементы имеют каплевидную форму: покатый задок и округленную переднюю часть. У большинства современных серийных автомобилей Сx (в английских и американских изданиях — Cd) обычно равен 0,30-0,35, самые совершенные достигают значений 0,26-0,27.
АВТОМОБИЛЬНАЯ АЭРОДИНАМИКА — ПОДЪЁМНАЯ И ПРИЖИМНАЯ СИЛЫ
Все мы неоднократно видели на спортивных машинах такие аэродинамические детали, как дефлекторы, сплиттеры, диффузоры и антикрылья. И это не говоря уже о полных аэрокитах. Все это, как известно, помогает улучшить динамические характеристики машины. Но как именно помогает?
Почему автоспортсмены и их команды тратят кучу времени и сил на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками? Чтобы понять все это, нужно сначала коснуться общих принципов аэродинамики.
В зависимости от формы, любой объект, движущийся сквозь воздух, будет всегда либо подниматься вверх, либо наоборот, прижиматься к земле. Силы, действующие на него в этих случаях, известны как подъемная и, соответственно, прижимная. Большинство машин благодаря форме кузова при езде склонны к подъему и отрыву от земли. Причину этого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли. Эффект Бернулли состоит как раз в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.
Когда машина движется куда-то, она непрерывно «бомбардируется» воздушными молекулами. Столкнувшись с машиной «лоб в лоб», воздух стремится переместиться в какое-нибудь другое место. Тут возможны два варианта: либо воздушный поток обтекает машину сверху, либо он перемещается вниз, под ее днище. Возможно, вы подумаете, что так как над машиной, грубо говоря, больше пространства, давление на ее крышу должно быть выше. Но это не так. При езде давление над машиной ниже, чем под ней, благодаря как раз эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше. Поэтому при наборе скорости машина все сильнее стремится «взлететь» — ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.
Аэродинамическая составляющая тюнинга так же важна, как и все остальные его составляющие, и вносит свою немалую роль в повышении мощности машины. Давайте рассмотрим подробнее самые распространенные типы компоновки автомобилей, и наиболее подходящие к ним аэродетали.
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)
У этого типа машин вся мощность сосредоточена впереди. Для предотвращения потери сцепления шин с дорожным покрытием здесь можно использовать передний сплиттер («губу» на бампер) и дефлекторы — тоже на передний бампер. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности уменьшатся.
СРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (MR)
Центр тяжести у таких машин расположен очень близко к их центру, а значит, перед здесь более «легкий». Это вызывает такой эффект, как избыточная поворачиваемость или очень резкий занос задней оси. Чтобы как-то сбалансировать это не всегда желаемое поведение машины, аэро-гуру также советуют усилить аэродинамическими деталями перед машины.
Однако и заднюю часть автомобиля можно украсить некоторыми новыми элементами. К их числу относят антикрылья, спойлеры и диффузоры. Они создают прижимную силу на задней оси, что особенно полезно для следующих типов машин:
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ПЕРЕДНЮЮ ОСЬ (FF)
Как уже писалось выше, мощность и вес у такого рода машин сконцентрированы впереди. Следовательно, зад получается довольно легким, и для достижения баланса его нужно «нагрузить». Для этого и ставят задние спойлеры и антикрылья на багажник.
ПЕРЕДНЕМОТОРНАЯ КОМПОНОВКА С ПРИВОДОМ НА ЗАДНЮЮ ОСЬ (FR)
У машин с такой компоновкой мощность приходится на задние колеса. Чтобы эта мощность не пропадала зря, то есть колеса были всегда сцеплены с дорогой, здесь тоже нужна прижимная сила. Как и в предыдущем пункте, для этого понадобятся антикрыло либо спойлер.
Мы все любим смеяться над стрит-рейсерами, громоздящими на свои машины безумно высокие «скамейки». На машинах, эксплуатирующихся только в городе, они и правда смотрятся смешно. А вот на треке — зачастую вовсе нет, потому что высокое антикрыло расположено в зоне «чистого воздуха».
«Чистый воздух» — это, в общих чертах, область воздушного потока, который ровно обтекает движущуюся машину. Двигаясь вперед, автомобиль как бы «замещает» собой некий объем воздуха. Впереди кузова образуется область повышенного давления, так как он при движении «сжимает» молекулы воздуха перед собой. А вот сзади давление как раз понижено, так как, «заместив» собой некоторый объем молекул воздуха и сжав их впереди, машины оставляет разреженное пространство сзади. Позади кузова получается в итоге некоторый вакуум (не совсем полный, конечно). А вот уже над «вакуумом» пролегает зона «чистого воздуха», который его обтекает.
Антикрыло может создать прижимную силу только в том случае, если на него воздействует поток воздуха. Само собой, в «вакууме» это маловероятно. Поэтому антикрыло и выносят повыше, иначе от него не будет никакой пользы. Теперь возникает другой вопрос: как выбрать оптимальную высоту антикрыла? А вот это уже зависит от типа кузова вашей машины.
КУПЭ И ЛИФТБЭКИ / ФАСТБЭКИ
Заднее стекло на этом типе кузовов обычно «сбегает» вниз под довольно небольшим углом. Такая конструкция разрабатывалась для уменьшения лобового сопротивления и описанного выше явления «вакуума» сзади. Здесь хорошо будут работать антикрылья высотой от средних до больших величин.
Поскольку у седанов угол расположения заднего стекла к земле довольно крутой, эффект вакуума сзади проявляется здесь намного сильнее, чем у купе. Это означает, что низкие антикрылья точно не достанут до зоны «чистого воздуха». Лучший выход из ситуации — разместить антикрыло на багажнике как можно выше.
ХЭТЧБЭКИ И УНИВЕРСАЛЫ
У хэтчбэков и универсалов есть одна общая проблема — отсутствие багажника, по крайней мере, в том же виде, что у седанов и купе. Куда же прикручивать спойлер? К счастью, благодаря форме кузова этих двух классов машин поток «чистого воздуха» проходит прямо над их крышей. Так что, поставив спойлер на крышу сзади, можно добиться нужного эффекта.
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом о том, что это за выступы под задним бампером и зачем они нужны? Это диффузор, и он нужен для того, чтобы совместно с другими аэродеталями создавать дополнительную прижимную силу. Параллельные «каналы», которые образовывает диффузор, помогают потоку воздуха из-под днища быстрее перемещаться в нужном направлении — а именно назад, в зону «вакуума». В сочетании с антикрылом диффузор формирует более благоприятные воздушные потоки и повышает скорость машины и ее аэродинамические показатели.
Щитки перед колёсами
air flap — щитки перед колёсами, это — аэродинамические щитки (что даже следует из англоязычного названия детали: air flap), призванные на высокой скорости рассекать воздух перед колесами, чтобы не давать ему «заползать» толстой и плотной струёй в колесные арки и т.о поддтормаживать авто (подобно тормозному парашюту). Про открытое окно на скорости и связанный с этим драг и +1л/100 км все помним? Всякие «грязи на стекло» — самообразовавшийся вторичный бонус.
Спойлер и антикрыло — элементы аэродинамического обвеса
Аэродинамические обвесы активно используются в области тюнинга автомобилей. Они позволяют придать внешнему виду машины агрессивности и спортивности. Кроме того, благодаря таким обвесам повышаются ходовые характеристики авто (улучшается управляемость на высоких скоростях). Основные детали обвеса — это спойлер и антикрыло. В целях улучшения аэродинамических характеристик могут также использоваться профилированные бампера (передние/задние) и панели днища.
Все элементы обвеса выполняют конкретные функции. К примеру, обвес порогов отводит боковые завихрения при движении, задний обвес позволяет избежать завихрений воздушных масс за автомобилем и так далее. Вне зависимости от функций отдельных элементов, все они объединены одной задачей — повысить аэродинамичность авто.
Что такое аэродинамичность автомобиля
Когда автомобиль двигается со скоростью более 140 километров в час, за ним образуется так называемая турбулентная зона. Она представляет собой те самые беспорядочные завихрения воздуха, которые мешают управлению машины. При движении обтекание внешней поверхности авто осуществляется по 3 сторонам: сверху, а также по бокам. В нижней части (там, где находится днище) потоки воздуха сталкиваются с выступающими деталями, поэтому проходят с завихрениями.
В такой ситуации под днищем машины и в отсеке с двигателем образуется избыточное давление. За счёт этого авто приподнимается, поскольку прижимная сила снижается. Соответственно, уменьшается сцепление колёс с дорожным покрытием, что негативно сказывается на управляемости автомобиля. Элементы аэродинамического обвеса (спойлер и антикрыло) призваны избежать подобной проблемы. Рассмотрим каждый из них по отдельности.
Видеосюжет об аэродинамическом обвесе автомобиля:
Audi TT
Второй пример — это Audi TT. После выпуска нескольких моделей было зафиксировано большое количество ДТП. Дело в том, что из-за отсутствия антикрыла машина становится неуправляемой, особенно на поворотах.
Смотреть галерею
Было принято решение отозвать все проданные модели и установить на них антикрыло, что обеспечило максимальную сцепку с дорогой. Помимо этого, производители Audi TT решили дополнительно установить передний спойлер. С его помощью удалось установить некий барьер, который сдерживает большую часть встречного воздуха.
Спойлер
Термином «спойлер» обозначают не только элемент обвеса авто. Это название также применяется для устройств, которые позволяют изменить динамику самолёта. Однако принцип их работы совершенно противоположный.
Стоит отметить, что спойлер стоит устанавливать на машину лишь тем автолюбителям, которые привыкли ездить на высоких скоростях. В таком случае элемент обвеса позволит обезопасить езду. В остальных ситуациях устанавливать его нет смысла — разве что в качестве украшения, подражая спортивным автомобилям. Элемент работает эффективно только при езде на скорости более девяноста километров в час.
Функции спойлера
Основное предназначение этого элемента обвеса — это изменение направления воздушного потока, который «набегает» на автомобиль. Благодаря этому становится возможным улучшение управляемости и снижение расхода топлива. Кроме того, спойлер позволяет значительно уменьшить загрязнения на заднем стекле авто.
Кому-то это может показаться странным, но эффективнее всего использовать спойлер на грузовых машинах. Закрыв часть фургона над водительской кабиной с помощью обтекателя, можно достичь снижения расхода топлива на четверть. Установка таких элементов осуществляется в соответствии с потребностями автомобилиста — в зависимости от желаемого эффекта.
Установка спойлера
Элементы аэродинамического обвеса могут устанавливаться:
Непосредственную установку спойлера лучше доверить профессионалам. Элемент прикрепляют с помощью шурупов, саморезов или двухстороннего скотча — это зависит от места его установки. Основная задача мастера — установить спойлер под определённым углом к оси машины. Крепить устройство необходимо максимально надёжно, поскольку соседние авто могут повредить или оторвать его при езде.
Даже самый хороший спойлер при неправильной установке может стать причиной дорожно-транспортного происшествия. Может уменьшится подъёмная сила автомобиля. Кроме того, если перегрузить одну ось и разгрузить другую, это существенно снизит управляемость машины и на низких скоростях.
Передний спойлер
Отдельно следует упомянуть о таком элементе аэродинамического обвеса, как передний спойлер. Он крепится под передним бампером и выполняет функцию «поднятия» воздуха (направляет потоки вверх). В некоторых случаях спойлеры конструируются таким образом, чтобы направлять воздух в область радиатора и тормозных дисков. Машина, снижая давление, буквально «засасывает» воздушные потоки в вентиляционные отверстия. Подобный эффект автомобилисты называют «присосаться к дороге». За счёт него становится возможным лучше управлять автомобилем.
Однако у такого эффекта есть существенный недостаток. Если авто немного подбросит вверх, оно может потерять управляемость. Гонщики дали своё название и этому негативному моменту — Ground-effect.
Спойлер на крыше
Спойлер, установленный на крыше автомобиля, выполняет функцию «разбивания» потоков воздуха. Это предотвращает образование завихрений позади машины, благодаря плавному закрытию воздушного коридора. Уменьшение этих завихрений, в свою очередь, позволяет снизить лобовое сопротивление авто.
Такой спойлер может быть регулируемым. Для этого он оснащается специальной рукояткой. Подобные элементы обычно используются для грузовых автомобилей. Благодаря рукоятке водитель получает возможность выбирать высоту элемента в соответствии с высотой прицепа, даже если последний применяется только для одной поездки.
Спойлер заднего бампера
Спойлер бампера — это хоть и маленький, но заслуживающий внимания элемент аэродинамического обвеса. Нет смысла использовать его отдельно. Однако в сумме с другими деталями он может оказать существенный эффект на аэродинамические характеристики автомобиля.
Эта часть обвеса устанавливается на область заднего бампера и позволяет бороться с подъёмной силой, действующей на автомобиль. За счёт «прижимания» автомобиля к дороге улучшается его управляемость. Кроме того, спойлер заднего бампера выглядит красиво, поэтому используется в качестве украшения.
Антикрыло
Важнейшим элементом аэродинамического обвеса авто является антикрыло. По своей конструкции оно очень похоже на крыло самолёта, только оно перевёрнутое. Ещё одно отличие — это то, что этот элемент не поднимает машину в воздух, а наоборот, прижимает её к поверхности дороги. Чем выше скорость и чем больше площадь антикрыла — тем сильнее этот эффект.
Правильно установленное антикрыло влияет на аэродинамические характеристики на пятьдесят процентов, если сравнивать его с другими элементами. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля оно должно иметь соответствующие размеры — не слишком маленькие, но и не чересчур большие. Кроме того, оно не может быть расположено слишком близко к кузову. В противном случае антикрыло либо будет выполнять функции обыкновенного спойлера, либо вообще окажется бесполезным.
Недостатки антикрыльев
Этот элемент обладает существенным недостатком. Если двигаться на высокой скорости, нагрузка на колёса будет расти. Соответственно, будут увеличиваться механические потери для их качения. Более того, антикрыло способно создать дополнительное аэродинамическое сопротивление, которое будет только расти с увеличением скорости.
Ещё раз скажем, что очень важно правильно подобрать форму элемента и корректно его установить. В противном случае антикрыло будет тормозить автомобиль. Это, в свою очередь, приведёт к перерасходу топлива.
Типы материалов
Спойлеры изготовляются из:
Стеклопластик (фиберглас). Пластик на основе синтетических смол, армированный стекловолокном. Использование этого материала в производстве деталей автомобиля в первую очередь продиктовано дешевизной изготовления. Спойлер из фибергласа состоит из стекловолокнистого наполнителя, скреплённого синтетической смолой. Стеклопластик достаточно крепок и хорошо поддаётся обработке, но в массовых количествах изготовление становится нерентабельным.
ABS-пластик. Основная масса заводских спойлеров автомобилей изготовлена литьём из ABS пластиков с различными примесями, придающими этому лёгкому, но достаточно хрупкому материалу пластичность. Слабой стороной этого материала является его хрупкость, которая увеличивается с возрастом изделия (вследствие испарения летучих фенолов). Недорогой в производстве.
Силиконы. С недавних времён в производстве используются кремнийорганические полимеры (силиконы). Плюсом этого материала является его большая пластичность. Силиконы обладают высокими термо-показателями и большим сроком службы.
Второстепенные элементы влияния на аэродинамичность авто
Существуют элементы, которые не имеют отношения к обвесу, но также могут повлиять на аэродинамические характеристики автомобиля. Среди них:
Видео об установке спойлера:
Напоследок ещё раз напомним, что использование аэродинамического обвеса ощущается лишь на высоких скоростях. Поэтому подобный тюнинг будет иметь функциональность только при езде по скоростным шоссе. На спокойных дорогах в городских условиях он будет выступать только в роли элемента стайлинга.
Поделитесь своим мнением о прочитанном в блоке «Комментарии»!
Koenigsegg CCX
Автомобиль с 4,8-литровым двигателем имеет в запасе 750 лошадиных сил. Вес — не более тонны. Это действительно очень хороший автомобиль, который славится своим изысканным дизайном и качественной сборкой. Но если говорить о комфортной езде, то из-за мощного двигателя и легкого веса при высокой скорости автомобиль слетает с дороги. А все почему? Дело в том, что при его изготовлении антикрыло не предусматривалось, что и привело к плачевным результатам.
Смотреть галерею
Спустя определенное время разработчики этой модели все же решили установить соответствующий спойлер. Комфортность автомобиля увеличилась в разы, и резко поднялся спрос на эту машину.