Qu'est-ce que l'aérodynamique automobile?
Teneur
En regardant des photographies historiques de modèles de voitures légendaires, tout le monde remarquera immédiatement qu'à mesure que nous nous rapprochons de nos jours, la carrosserie du véhicule devient de moins en moins anguleuse.
Cela est dû à l'aérodynamique. Voyons quelle est la particularité de cet effet, pourquoi il est important de prendre en compte les lois aérodynamiques, et aussi quelles voitures ont un mauvais coefficient de rationalisation, et lesquelles sont bonnes.
Qu'est-ce que l'aérodynamique automobile
Aussi étrange que cela puisse paraître, plus la voiture se déplace rapidement sur la route, plus elle aura tendance à décoller du sol. La raison en est que le flux d'air avec lequel le véhicule entre en collision est coupé en deux par la carrosserie. L'un passe entre le bas et la chaussée, et l'autre passe par-dessus le toit et contourne le contour de la machine.
Si vous regardez la carrosserie de la voiture de côté, elle ressemblera à distance à une aile d'avion. La particularité de cet élément de l'aéronef est que le flux d'air au-dessus du virage passe plus de trajectoire que sous la partie rectiligne de la pièce. Pour cette raison, un vide, ou vide, est créé sur l'aile. Avec l'augmentation de la vitesse, cette force soulève davantage le corps.
Un effet de levage similaire est créé pour la voiture. L'amont s'écoule autour du capot, du toit et du coffre, tandis que l'aval s'écoule autour du fond. Un autre élément qui crée une résistance supplémentaire sont les parties du corps proches de la verticale (calandre ou pare-brise).
La vitesse de transport affecte directement l'effet de levage. De plus, la forme de la carrosserie avec des panneaux verticaux crée des turbulences supplémentaires, ce qui réduit la traction du véhicule. Pour cette raison, les propriétaires de nombreuses voitures classiques aux formes angulaires, lors du réglage, attachent nécessairement un spoiler et d'autres éléments à la carrosserie qui permettent d'augmenter la force d'appui de la voiture.
Pourquoi cela est nécessaire
La rationalisation permet à l'air de circuler plus rapidement le long du corps sans vortex inutiles. Lorsque la machine est gênée par l'augmentation de la résistance de l'air, le moteur utilise plus de carburant, comme si la machine portait une charge supplémentaire. Cela affectera non seulement l'économie de la voiture, mais également la quantité de substances nocives rejetées par le tuyau d'échappement dans l'environnement.
Lors de la conception de voitures avec une aérodynamique améliorée, les ingénieurs des principaux constructeurs automobiles calculent les indicateurs suivants:
- Quelle quantité d'air doit entrer dans le compartiment moteur pour que le moteur reçoive un refroidissement naturel adéquat;
- Dans quelles parties du corps l'air frais sera pris pour l'intérieur de la voiture, ainsi que l'endroit où il sera évacué;
- Que peut-on faire pour réduire le bruit de l'air dans la voiture?
- La force de levage doit être répartie sur chaque essieu conformément aux caractéristiques de la forme de la carrosserie du véhicule.
Tous ces facteurs sont pris en compte lors du développement de nouveaux modèles de machines. Et si auparavant les éléments du corps pouvaient changer radicalement, les scientifiques ont déjà développé aujourd'hui les formes les plus idéales qui offrent un coefficient réduit de portance frontale. Pour cette raison, de nombreux modèles de la dernière génération peuvent ne différer extérieurement que par des modifications mineures de la forme des diffuseurs ou de l'aile par rapport à la génération précédente.
En plus de la stabilité de la route, l'aérodynamique peut contribuer à réduire la contamination de certaines parties du corps. Ainsi, en cas de collision avec une rafale de vent frontale, les phares, le pare-chocs et le pare-brise situés verticalement se saliront plus rapidement à cause des petits insectes écrasés.
Pour réduire l'effet négatif de la portance, les constructeurs automobiles visent à réduire clairance à la valeur maximale autorisée. Cependant, l'effet frontal n'est pas la seule force négative qui affecte la stabilité de la machine. Les ingénieurs «équilibrent» toujours entre la rationalisation frontale et latérale. Il est impossible d'atteindre le paramètre idéal dans chaque zone, par conséquent, lors de la fabrication d'un nouveau type de carrosserie, les spécialistes font toujours un certain compromis.
Faits aérodynamiques de base
D'où vient cette résistance? Tout est très simple. Autour de notre planète, il y a une atmosphère composée de composés gazeux. En moyenne, la densité des couches solides de l'atmosphère (l'espace entre le sol et la vue à vol d'oiseau) est d'environ 1,2 kg / mètre carré. Lorsqu'un objet est en mouvement, il entre en collision avec les molécules de gaz qui composent l'air. Plus la vitesse est élevée, plus ces éléments vont heurter l'objet de force. Pour cette raison, en entrant dans l'atmosphère terrestre, le vaisseau spatial commence à chauffer fortement à cause du frottement.
La toute première tâche que les développeurs de la nouvelle conception de modèle tentent de faire est de savoir comment réduire la traînée. Ce paramètre augmente de 4 fois si le véhicule est accéléré dans la plage de 60 km / h à 120 km / h. Pour comprendre à quel point cela est important, prenons un petit exemple.
Le poids du transport est de 2 mille kg. Le transport accélère à 36 km / h. Dans le même temps, seulement 600 watts de puissance sont dépensés pour vaincre cette force. Tout le reste est consacré à l'overclocking. Mais déjà à une vitesse de 108 km / h. Une puissance de 16 kW est déjà utilisée pour vaincre la résistance frontale. Lorsque vous roulez à une vitesse de 250 km / h. la voiture dépense déjà jusqu'à 180 chevaux en force de traînée. Si le conducteur veut accélérer encore plus la voiture, jusqu'à 300 kilomètres / heure, en plus de la puissance pour augmenter la vitesse, le moteur devra consommer 310 chevaux pour faire face au flux d'air frontal. C'est pourquoi une voiture de sport a besoin d'un groupe motopropulseur aussi puissant.
Pour développer le transport le plus simple, mais en même temps assez confortable, les ingénieurs calculent le coefficient Cx. Ce paramètre dans la description du modèle est le plus important en ce qui concerne la forme idéale du corps. Une goutte d'eau a une taille idéale dans ce domaine. Elle a ce coefficient de 0,04. Aucun constructeur automobile n'accepterait une conception aussi originale pour son nouveau modèle de voiture, bien qu'il y ait eu des options dans cette conception auparavant.
Il existe deux façons de réduire la résistance au vent:
- Changez la forme de la carrosserie pour que le flux d'air circule autant que possible autour de la voiture;
- Rendre la voiture plus étroite.
Lorsque la machine est en mouvement, une force verticale agit sur elle. Il peut avoir un effet de pression descendante, ce qui a un effet positif sur la traction. Si vous n'augmentez pas la pression sur la voiture, le vortex qui en résulte assurera la séparation du véhicule du sol (chaque constructeur essaie d'éliminer au maximum cet effet).
D'autre part, pendant que la voiture est en mouvement, la troisième force agit sur elle - la force latérale. Cette zone est encore moins contrôlable, car elle est affectée par de nombreuses quantités variables, comme un vent de travers lors de la conduite en ligne droite ou dans les virages. La force de ce facteur ne peut pas être prédite, donc les ingénieurs ne le prennent pas et créent des boîtiers avec une largeur qui permet de faire un certain compromis dans le rapport Cx.
Pour déterminer dans quelle mesure les paramètres des forces verticales, frontales et latérales peuvent être pris en compte, les principaux constructeurs automobiles mettent en place des laboratoires spécialisés qui effectuent des essais aérodynamiques. En fonction des possibilités matérielles, ce laboratoire peut comprendre une soufflerie, dans laquelle l'efficacité de la rationalisation des transports est vérifiée sous un flux d'air important.
Idéalement, les constructeurs de nouveaux modèles de voitures cherchent soit à amener leurs produits à un coefficient de 0,18 (aujourd'hui c'est l'idéal), soit à le dépasser. Mais personne n'a encore réussi le second, car il est impossible d'éliminer d'autres forces agissant sur la machine.
Force de serrage et de levage
Voici une autre nuance qui affecte la gérabilité du transport. Dans certains cas, la traînée ne peut pas être minimisée. Les voitures F1 en sont un exemple. Bien que leur carrosserie soit parfaitement profilée, les roues sont ouvertes. Cette zone pose le plus de problèmes aux producteurs. Pour un tel transport, Cx est compris entre 1,0 et 0,75.
Si le vortex arrière ne peut pas être éliminé dans ce cas, alors le flux peut être utilisé pour augmenter la traction avec la chenille. Pour ce faire, des pièces supplémentaires sont installées sur le corps qui créent une force d'appui. Par exemple, le pare-chocs avant est équipé d'un becquet qui l'empêche de se soulever du sol, ce qui est extrêmement important pour une voiture de sport. Une aile similaire est fixée à l'arrière de la voiture.
L'aile avant ne dirige pas le flux sous la voiture, mais sur la partie supérieure de la carrosserie. De ce fait, le nez du véhicule est toujours dirigé vers la route. Un vide se forme par le bas et la voiture semble coller à la piste. Le becquet arrière empêche la formation d'un vortex derrière la voiture - la pièce interrompt le flux avant de commencer à être aspirée dans la zone de vide derrière le véhicule.
Les petits éléments affectent également la réduction de la traînée. Par exemple, le bord du capot de presque toutes les voitures modernes recouvre les balais d'essuie-glace. Étant donné que l'avant de la voiture rencontre surtout du trafic venant en sens inverse, une attention est portée même à des éléments aussi petits que les déflecteurs d'admission d'air.
Lors de l'installation de kits de carrosserie sport, vous devez prendre en compte le fait que l'appui supplémentaire rend la voiture plus confiante sur la route, mais en même temps, le flux directionnel augmente la traînée. De ce fait, la vitesse de pointe d'un tel transport sera inférieure à celle sans éléments aérodynamiques. Un autre effet négatif est que la voiture devient plus vorace. Certes, l'effet du kit carrosserie sport se fera sentir à des vitesses de 120 kilomètres par heure, donc dans la plupart des situations sur les routes publiques de tels détails.
Modèles avec une faible traînée aérodynamique:
Modèles avec une bonne traînée aérodynamique:
De plus, regardez une courte vidéo sur l'aérodynamique automobile:
2 commentaire
Bogdan
Bonjour. Une question d'ignorant.
Si une voiture roulait à 100km/h à 2000 rpm, et que la même voiture roulait à 200km/h à 2000 rpm, la consommation serait-elle différente ? Et si c'était différent ? Haute valeur?
Ou quelle est la consommation de la voiture? Au régime ou à la vitesse du moteur ?
merci
Tore
Doubler la vitesse d'une voiture double la résistance au roulement et quadruple la résistance de l'air, donc plus d'énergie est nécessaire. Cela signifie que vous devez brûler plus de carburant, même si le régime est constant, donc vous appuyez sur l'accélérateur et la pression d'admission augmente et une plus grande masse d'air pénètre dans chaque cylindre. Cela signifie que votre moteur injecte plus de carburant, donc oui, même si votre régime reste le même, vous utiliserez environ 4.25 fois plus de carburant par km.