Apa itu aerodinamika mobil?

Melihat foto-foto sejarah model mobil legendaris, siapa pun pasti langsung menyadari bahwa semakin mendekati zaman kita, badan kendaraan semakin lama semakin tidak bersudut.

Ini karena aerodinamika. Mari kita perhatikan apa yang menjadi ciri khas dari efek ini, mengapa penting untuk memperhitungkan hukum aerodinamis, dan juga mobil mana yang memiliki koefisien perampingan yang buruk, dan mana yang baik.

Apa itu aerodinamika mobil

Meski kedengarannya aneh, semakin cepat mobil bergerak di sepanjang jalan, semakin cenderung ia turun dari tanah. Pasalnya, aliran udara yang bertabrakan dengan kendaraan terpotong menjadi dua bagian oleh bodi mobil. Yang satu berjalan di antara bawah dan permukaan jalan, dan yang kedua - di atas atap, dan mengelilingi kontur mesin.

Jika Anda melihat badan mobil dari samping, maka secara visual terlihat seperti sayap pesawat terbang. Keunikan elemen pesawat ini terletak pada kenyataan bahwa aliran udara di atas tikungan melewati lebih banyak jalur daripada di bawah bagian lurus dari bagian tersebut. Karena itu, vakum, atau vakum, tercipta di atas sayap. Dengan meningkatnya kecepatan, gaya ini lebih banyak mengangkat tubuh.

Efek pengangkatan serupa juga dibuat untuk mobil. Hulu mengalir di sekitar kap mesin, atap dan bagasi, sedangkan hilir mengalir di sekitar bagian bawah. Elemen lain yang menciptakan resistensi tambahan adalah bagian bodi yang dekat dengan vertikal (kisi radiator atau kaca depan).

Kecepatan pengangkutan secara langsung mempengaruhi efek pengangkatan. Selain itu, bentuk bodi dengan panel vertikal menciptakan turbulensi tambahan, yang mengurangi traksi kendaraan. Untuk itulah, para pemilik banyak mobil klasik dengan bentuk bersudut, saat melakukan penyetelan, perlu memasang spoiler dan elemen lain pada bodi yang memungkinkan untuk meningkatkan downforce mobil.

Kenapa kamu membutuhkannya

Perampingan memungkinkan udara mengalir lebih cepat di sepanjang tubuh tanpa pusaran yang tidak perlu. Saat mesin terhalang oleh peningkatan hambatan udara, mesin akan menggunakan lebih banyak bahan bakar, seolah-olah mesin membawa beban tambahan. Ini akan mempengaruhi tidak hanya ekonomi mobil, tetapi juga seberapa banyak zat berbahaya yang akan dilepaskan melalui pipa knalpot ke lingkungan.

Saat mendesain mobil dengan aerodinamika yang ditingkatkan, para insinyur dari produsen mobil terkemuka menghitung indikator berikut:

• Berapa banyak udara yang harus masuk ke ruang mesin agar mesin dapat menerima pendinginan alami yang tepat;
• Di bagian tubuh mana udara segar akan dibawa ke interior mobil, serta ke tempat pembuangannya;
• Apa yang bisa dilakukan untuk mengurangi kebisingan di dalam mobil;
• Gaya angkat harus didistribusikan ke masing-masing gardan sesuai dengan karakteristik bentuk bodi kendaraan.

Semua faktor ini diperhitungkan saat mengembangkan model mesin baru. Dan jika sebelumnya elemen tubuh dapat berubah secara drastis, sekarang para ilmuwan telah mengembangkan bentuk paling ideal yang memberikan pengurangan koefisien pengangkatan frontal. Karena alasan ini, banyak model generasi terbaru mungkin berbeda secara eksternal hanya dengan perubahan kecil pada bentuk diffuser atau sayap dibandingkan dengan generasi sebelumnya.

Selain stabilitas jalan, aerodinamika dapat mengurangi kontaminasi pada bagian tubuh tertentu. Jadi, dalam benturan dengan embusan angin depan, lampu depan, bumper, dan kaca depan yang terletak vertikal akan lebih cepat kotor akibat hantaman serangga kecil.

Untuk mengurangi efek negatif dari gaya angkat, pembuat mobil bertujuan untuk mengurangi izin ke nilai maksimum yang diperbolehkan. Namun, efek frontal bukanlah satu-satunya gaya negatif yang mempengaruhi stabilitas mesin. Insinyur selalu "menyeimbangkan" antara perampingan frontal dan lateral. Tidak mungkin untuk mencapai parameter ideal di setiap zona, oleh karena itu, saat membuat tipe bodi baru, spesialis selalu membuat kompromi tertentu.

Fakta aerodinamis dasar

Dari mana asal penolakan ini? Semuanya sangat sederhana. Di sekitar planet kita terdapat atmosfer yang terdiri dari senyawa gas. Rata-rata, kepadatan lapisan padat atmosfer (jarak dari permukaan tanah ke pandangan mata burung) adalah sekitar 1,2 kg / meter persegi. Saat sebuah benda bergerak, benda itu bertabrakan dengan molekul gas yang menyusun udara. Semakin tinggi kecepatannya, semakin besar gaya elemen-elemen ini mengenai objek. Karena alasan ini, saat memasuki atmosfer bumi, pesawat ruang angkasa mulai memanas dengan kuat akibat gesekan.

Tugas pertama yang coba diatasi oleh pengembang desain model baru adalah cara mengurangi hambatan. Parameter ini meningkat 4 kali lipat jika kendaraan berakselerasi dalam kisaran 60 km / jam hingga 120 km / jam. Untuk memahami betapa pentingnya hal ini, pertimbangkan contoh kecil.

Berat angkutnya 2 ribu kg. Transportasi melaju hingga 36 km / jam. Pada saat yang sama, hanya 600 watt daya yang digunakan untuk mengatasi gaya ini. Segala sesuatu yang lain dihabiskan untuk overclocking. Tapi sudah dengan kecepatan 108 km / jam. Daya 16 kW sudah digunakan untuk mengatasi hambatan frontal. Saat melaju dengan kecepatan 250 km / jam. mobil sudah menghabiskan sebanyak 180 tenaga kuda untuk gaya drag. Jika pengemudi ingin mempercepat mobilnya, hingga 300 kilometer / jam, selain tenaga untuk menambah kecepatan, motor perlu mengonsumsi 310 kuda untuk mengatasi aliran udara frontal. Itu sebabnya mobil sport membutuhkan powertrain yang kuat.

Untuk mengembangkan transportasi yang paling efisien, tetapi pada saat yang sama cukup nyaman, para insinyur menghitung koefisien Cx. Parameter dalam uraian model ini adalah yang paling penting berkaitan dengan bentuk tubuh ideal. Setetes air memiliki ukuran yang ideal di daerah ini. Dia memiliki koefisien 0,04 ini. Tidak ada produsen mobil yang akan menyetujui desain asli untuk model mobil barunya, meskipun ada opsi dalam desain ini sebelumnya.

Ada dua cara untuk mengurangi hambatan angin:

1. Ubah bentuk bodi agar aliran udara di sekitar mobil mengalir sebanyak mungkin;
2. Persempit mobil.

Saat mesin bergerak, gaya vertikal bekerja padanya. Ini dapat memiliki efek tekanan ke bawah, yang memiliki efek positif pada traksi. Jika tekanan pada mobil tidak meningkat, pusaran yang dihasilkan akan memastikan pemisahan kendaraan dari tanah (masing-masing pabrikan berusaha untuk menghilangkan efek ini sebanyak mungkin).

Di sisi lain, saat mobil bergerak, gaya ketiga bekerja padanya - gaya lateral. Area ini bahkan kurang dapat dikontrol, karena dipengaruhi oleh banyak nilai variabel, seperti crosswind saat mengemudi lurus ke depan atau menikung. Kekuatan faktor ini tidak dapat diprediksi, jadi teknisi tidak mengambil risiko dan membuat casing dengan lebar yang memungkinkan dilakukannya kompromi tertentu dalam rasio Cx.

Untuk menentukan sejauh mana parameter gaya vertikal, frontal dan lateral dapat diperhitungkan, produsen kendaraan terkemuka membuat laboratorium khusus yang melakukan uji aerodinamis. Bergantung pada kemungkinan material, laboratorium ini dapat mencakup terowongan angin, di mana efisiensi perampingan transportasi diperiksa di bawah aliran udara yang besar.

Idealnya, pabrikan model mobil baru berusaha untuk membawa produk mereka ke koefisien 0,18 (hari ini adalah yang ideal), atau melebihi itu. Tetapi belum ada yang berhasil dalam yang kedua, karena tidak mungkin untuk menghilangkan gaya lain yang bekerja pada mesin.

Menjepit dan mengangkat gaya

Berikut satu lagi nuansa yang memengaruhi pengelolaan transportasi. Dalam beberapa kasus, seret tidak dapat diminimalkan. Contohnya adalah mobil F1. Meski bodinya ramping sempurna, rodanya terbuka. Zona ini paling banyak menimbulkan masalah bagi produsen. Untuk pengangkutan seperti itu, Cx berada dalam kisaran 1,0 hingga 0,75.

Jika pusaran belakang tidak dapat dihilangkan dalam kasus ini, maka aliran dapat digunakan untuk meningkatkan traksi dengan lintasan. Untuk melakukan ini, bagian tambahan dipasang pada bodi yang menciptakan gaya tekan ke bawah. Misalnya, bemper depan dilengkapi dengan spoiler yang mencegahnya terangkat dari tanah, yang sangat penting bagi sebuah mobil sport. Sayap serupa dipasang di bagian belakang mobil.

Sayap depan tidak mengarahkan aliran kolong mobil, tapi ke bodi atas. Karenanya, hidung kendaraan selalu mengarah ke jalan raya. Vakum terbentuk dari bawah, dan mobil sepertinya menempel di trek. Spoiler belakang mencegah pembentukan pusaran di belakang mobil - bagian tersebut memutus aliran sebelum mulai tersedot ke zona vakum di belakang kendaraan.

Elemen kecil juga mempengaruhi pengurangan drag. Misalnya, tepi kap hampir semua mobil modern menutupi bilah penghapus. Karena bagian depan mobil kebanyakan menghadapi lalu lintas yang lewat, perhatian diberikan bahkan pada elemen kecil seperti deflektor asupan udara.

Saat memasang body kit sport, Anda perlu memperhitungkan bahwa downforce tambahan membuat mobil lebih percaya diri di jalan, tetapi pada saat yang sama aliran arah meningkatkan tarikan. Karena itu, kecepatan puncak pengangkutan akan lebih rendah dibandingkan tanpa elemen aerodinamis. Efek negatif lainnya adalah mobil menjadi lebih rakus. Benar, efek sport body kit akan terasa pada kecepatan 120 kilometer per jam, jadi dalam kebanyakan situasi di jalan umum detail seperti itu.

Model dengan hambatan aerodinamis yang buruk:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Jeep Wrangler (TJ)

Cx 0,57 - Hummer (H2)

Cx 0,56 - VAZ "klasik" (01, 03, 05, 06, 07)

Berat 0,54 - Mercedes-Benz (G-class)

Cx 0,53 - VAZ 2121

Model dengan gaya hambat aerodinamis yang baik:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300 jam)

Cx 0,24 - Tesla Model S.

Cx 0,24 - Tesla (Model X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Kelas Mercedes-Benz C.

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Alfa Romeo (Giulia)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3-seri di belakang E90)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-Class)

Cx 0,26 – Jaguar XE

Cx 0,26 – Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Selain itu, tonton video singkat tentang aerodinamika mobil:

Aerodinamika mobil, apa itu? Bagaimana cara meningkatkan aerodinamika? Bagaimana TIDAK membuat pesawat keluar dari mobil?