Коэффициенты лобового сопротивления автомобилей таблица

Проверить штрафы ГИБДД в Казани

Коэффициент лобового сопротивления автомобилей таблица

Снижение расхода топлива, пожалуй, наиболее актуальная проблема в современном автомобилестроении. Расход этот зависит прежде всего от объективного фактора — различных сил сопротивления движению, на преодоление которых затрачивается энергия сгорания топлива. Уменьшение их — один из путей его экономии. Наша статья посвящена резервам, заключенным в улучшении аэродинамических свойств автомобиля.

В общем сопротивлении движению автомобиля аэродинамические силы могут составлять существенную часть. Если при езде по городскому циклу (средняя скорость 40—50 км/ч) они достигают 8%, при движении в пригородной зоне (средняя скорость 80—90 км/ч) — 29%, то на автострадах — 53%. Отметим, что чем выше скорость, тем быстрее растут потери «на ветер»: уже при 60 км/ч они отнимают больше энергии, чем любая другая составляющая. Дело в том, что мощность, расходуемая на преодоление аэродинамического сопротивления, пропорциональна кубу скорости; значит, если скорость удваивается, то мощность должна увеличиться в восемь раз.

Чтобы уяснить, как возникает и воздействует на автомобиль сопротивление воздуха, рассмотрим, из чего оно складывается. Взаимодействие воздуха и автомобиля можно представить как сумму сопротивлений: профильного, индуктивного, внутреннего, а также сопротивлений трения и выступов. Наибольший «вклад» (около 58%) приходится на профильное. Оно обусловлено самой формой кузова. Воздух, обтекающий автомобиль, как бы сжимается впереди него, создавая значительное положительное давление. Поток, идущий по верхней части кузова, неоднократно отрывается от его поверхности, что создает в этих местах области пониженного давления. В задней же части поток окончательно отрывается от кузова. Там образуется мощный вихревой след и область больших отрицательных давлений. Положительное давление впереди автомобиля и отрицательное сзади препятствуют движению, создавая сопротивление давлений, или профильное сопротивление воздуха.

Индуктивное сопротивление (8% в общем балансе) вызывается разностью давлений на верхнюю и нижнюю части кузова. В результате их взаимодействия возникает сила, отжимающая автомобиль от земли, — подъемная. Хотя она и сокращает сопротивление качению, ее влияние на ходовые качества машины в целом отрицательно — это уменьшение силы сцепления колес с дорогой, которое влечет за собой ухудшение управляемости.

Сопротивление выступов (13% всех потерь). Очевидно, что свой вклад в полное аэродинамическое сопротивление вносит любая выступающая деталь автомобиля (зеркало, антенна, ручки дверей и т. д.). Так, багажник на крыше при скорости 60 км/ч увеличивает его на 10—12%, из-за чего на 2—3% растет расход топлива. Специалисты ряда фирм считают, что только изменение подобных деталей может улучшить топливную экономичность на 3—4%.

Зависимость расхода топлива (л/100 км) от скорости (км/ч) при разных коэффициентах лобового сопротивления для легкового автомобиля снаряженной массой 1000 кг и мощностью 75 л.с./55 кВт.

Сопротивление трения (11% всех потерь) обусловлено «прилипанием» к поверхности кузова слоев воздуха, вследствие чего поток вблизи нее теряет скорость. Потери энергии на поверхностное трение зависят главным образом от качества отделки кузова. Во всяком случае, эксперименты показали, что если у нового полированного автомобиля оно составляет около 8% общего сопротивления воздуха, то у плохо покрашенного, с грубой поверхностью возрастает в 2—2,5 раза. В частности, поверхностное трение заметно увеличивается в случае, когда крыша обтянута модным гранулированным виниловым кожзаменителем.

Внутреннее сопротивление (10% всех потерь) возникает при прохождении воздуха через системы охлаждения и вентиляции. Природа этих потерь такова, что возможность снизить их в настоящее время весьма проблематична.

Количественной характеристикой суммарного аэродинамического сопротивления служит так называемый коэффициент лобового сопротивления — Сх, который, как правило, определяют экспериментальным путем. Для этого автомобиль или его уменьшенный макет устанавливают в аэродинамическую трубу и моделируют его обтекание воздушным потоком. Меньшую точность дают некоторые методы дорожных испытаний.

Коэффициент лобового сопротивления у легковых автомобилей, выпущенных разными фирмами в 70-х и 80-х годах, колеблется (см. таблицу) от 0,30 до 0,60. В среднем он составляет в настоящее время 0,43. Для сравнения: среднее значение Сх у машин выпуска 1938 года — 0,58. Наименьшим коэффициентом отличаются автомобили, предназначенные для установления рекордов скорости — 0,2 («Звезда—6», СССР) и 0,15 («Фольксваген-АРФВ», ФРГ).

Формирование вихрей при обтекании воздухом передней части кузова.

Вернемся к вопросу о затратах мощности и топлива на преодоление сопротивления воздуха. Приведенный на вкладке график показывает, как влияет на них изменение коэффициента лобового сопротивления при разных скоростях. В современных моделях явно заметна тенденция к его снижению, достигаемому конструктивными мерами (см. вкладку). Согласно проведенным за рубежом расчетам, при уменьшении Сх лишь на 0,01 экономия топлива в пересчете на весь парк легковых автомобилей Англии (около 10 миллионов) составит почти 70 миллионов литров в год (рабочий объем двигателя принят равным 1200 см3, а средний годовой пробег каждой машины — 16 тысяч километров). Теперь, когда мы представляем, что значит Сх для экономии топлива, небезынтересными окажутся и такие данные: дополнительные фары перед облицовкой радиатора увеличивают его на 0,04, грязезащитные фартуки у всех колес — на 0,03, выдвинутая антенна — на 0,02, наружное зеркало заднего вида — на 0,01, неубранные стеклоочистители — на 0,007. Все это дополнительное оборудование плюс багажник на крыше могут поднять суммарную величину Сх, скажем, для ВАЗ—2105 с 0,43 до 0,58, и это означает расход лишних 1—1,5 л бензина на 100 километров. Цифра достаточно убедительная для того, чтобы учитывать аэродинамические характеристики автомобиля как в эксплуатации, так и, прежде всего, на стадии проектирования. Не случайно внимание к исследованиям в этой области за последнее время значительно возросло.

Что такое аэродинамическое сопротивление?

Дело в том, что при движении автомобиля спереди происходит сжатие встречного воздуха и тем самым, создается область с повышенным давлением воздуха. Из-за давления происходит переход потока воздуха в заднюю часть автомобиля, который скользит по контуру. Так как сзади воздух сходит с кузова автомобиля, там образуется область с низким давлением, куда постоянно происходит подсос воздуха от окружающего пространства. Наглядным примером такого образования является пыль, преобладающая в задней части машины.

Примечательно то, что чем дальше и позже получается срыв воздуха с кузова (чем длиннее кузов), тем меньше области пониженного давления.

Интересный факт: при езде двух автомобилей (в основном скоростных суперкаров) вплотную друг за другом происходит уменьшение области пониженного давления воздуха, и составляя одно единое целое, оба автомобиля получают меньшее лобовое сопротивление, и как следствие могут набрать скорость выше. Наглядно это можно наблюдать в играх Need For Speed и других.

Коэффициент местного сопротивления

Сначала дадим определение коэффициенту местного сопротивления. Местными сопротивлениями называются называют точечные потери напора, связанные с изменением структуры потока. В вентиляции существует множество составляющих, что играют роль местного сопротивления:

• поворот воздуховода,
• сужение или расширение потока,
• вход воздуха в воздухозаборную шахту;
• «тройник» и «крестовина»;
• приточные и вытяжные решетки и воздухораспределители;
• воздухораспределители;
• диффузор;
• заслонки и т.д.

Их КМС рассчитываются по определенным формулам, а затем они участвуют в определении местных потерь давления. В математическом понятии коэффициент местных потерь — это отношение потерь известного напора в местном сопротивлении к скоростному напору.

Коэффициент местного сопротивления зависит от формы и вида местного сопротивления, шероховатости воздуховода и как ни странно от числа Рейнольдса. Для заслонок и другой запорной арматуры к перечисленному додается еще степень открытия.

Связанность КМС с числом Рейнольдса выражается в формуле

Значения коэффициентов В

для некоторых местных сопротивлений

Чем больше число Rе тем меньше от него зависит коэффициент. Полная независимость коэффициента местного сопротивления от числа Rе в вентиляционной системе происходит для резких переходов при Rе > 3000, а для плавных переходов — при Rе > 10000.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке воздуховода равен сумме всех местных коэффициентов на этом участке.

На практике же времени особо для расчета КМС нету, поэтому проектировщики пользуются таблицами со справочников и других источников. Тем более зачем тратить кучу времени на поиски формул и расчеты, если это уже сделали за вас. Многие ]шумоглушителей[/anchor], клапанов и решеток с удовольствием указывают значение коэффициента местного сопротивления в каталогах. Но, конечно, уж если совсем никаких данных не нашли, тогда нужно прибегнуть к математике.

Подъемная и прижимная сила

В результате неравномерного обтекания потоком воздуха автомобиля с разных сторон возникает разница в скорости его движения.

Действующие подъемная и прижимная силы

Автомобиль движется и рассекает поток воздуха, при этом часть этого потока уходит под авто и проходит под днищем, то есть движется практически по прямой. А вот верхней части потока приходится повторять форму кузова, и ей приходится проходить большее расстояние. Из-за этого возникает разница в скорости воздуха – верхняя часть движется быстрее нижней, проходящей под авто. А поскольку увеличение скорости сопровождается снижением давления, то под днищем образуется зона повышенного давления, которая приподнимает машину.

Уменьшаем аэродинамическое сопротивление

Мы показали, что такое аэродинамическое сопротивление, от чего он зависит, но не указали, как можно самому влиять на эту характеристику в лучшую или худшую сторону.

Помимо дверных ручек, противотуманных фар, радиоантенны и боковых зеркал есть следующие элементы автомобиля, влияющие на аэродинамику:

• открытые окна ухудшают характеристики на 5%
• доп. установленные грязезащитные фартуки колес на 3%
• багажник на крыше на 10-12%
• шины с широким профилем на 3%
• открытый люк на крыше на 5%
• выпирающие колпаки колес также ухудшают аэродинамику.

От грамотно сбалансированной аэродинамики зависят не только скорость и разгон, но и устойчивость автомобиля, плавность движения.

В 2016 году я не особо занимался авто, так как не до того — и финансы поют романсы, и став отцом чуть поумерил свои эгоистичные хотелки. Так что машина просто ездит, так как за первые 2 года владения довёл её до идеала. В следующем 2022 году правда планирую некоторые улучшалки, а там видно будет. А пока решил поднять чисто теоретическую тему. ТАЗоводы тюнингуют любые машины — что в наличии, то и делают. А куда деваться. Часто тюнинг тазов делается потому что есть жгучее желание, но нет больших средств. НО нужно понимать, что ЛАДА это изначально бюджетный авто, плюс часто весьма устаревший по конструкции, так что такие немаловажные показатели как жёсткость кузова, аэродинамика оставляют желать лучшего. НО опять же, как я писал выше денег у людей нет, и никто не задумывается об этом. А ведь и среди лад есть более удачные, и совсем слабенькие. Так как этим вопросам я заранее уделял внимание, я и так знаю, что калина по российским меркам современный авто и при выборе я сознательно искал именно калину, так как на приору в хорошем состоянии чуть денег не добирал (чему давно уже рад, так как считаю калину в совокупности лучше приоры), а модели типа 2114 даже не смотрел, так как знал, что там по жёсткости и безопаности консервная банка. Вот и сравним калину с иными российскими авто, и бюджетными иномарками. ПОГНАЛИ!

ЖЁСТКОСТЬ КУЗОВА НА КРУЧЕНИЕ (Нм/град.)

Если вес я привёл для интереса, и этот показатель на самом деле второстепенен, то жёсткость кузова это важнейший момент, если рассуждать об управляемости и безопасности авто, да и долговечности. Хотя на безопасность там ещё много чего влияет, но жёсткий кузов это основа пассивной безопасности. Про жёсткость кузова ЛАДА Кализа завод прямо умолчал, выпустив такие данные: «В нем применено 12% деталей от веса кузова, изготовленных из сталей повышенной прочности; 65% поверхностей деталей с цинковым покрытием против 33% на автомобиле Лада 110 (за счет более широкого применения сталей с двухсторонним цинкованием).
Жесткость кузова на кручение нового автомобиля на 20% выше, чем у «десятки»».
Если взять официальные данные по десятому семейству и вспомнить про эти 20%, плюс посмотреть на данные по гранте, которая по сути таже калина 1, то получим жёсткость кузова около 10000 Нм/град. Много это или нет? Для Лады нормально, Калина среди лидеров, НО по современным меркам откровенно мало. Даже бюджетные современные иномарки имеют жёсткость около 15-20 000. Результаты измерений жесткости кузовов в ОДК АвтоВАЗа (стенд фирмы Sсhenck, автомобиль в сборе, открыты двери, капот и крышка багажника)

Для сравнения вот пару цифр: МЗМА-400 Москвич 2500 Ford Fiesta 1995 3-дверный хэтчбек 6500 Ford Focus 5d mk1 17.900 Н*м/град BMW E36 Touring 10,900 Nm/deg Daewoo Lanos 1997 3-дверный хэтчбек 10500 Fiat Punto 3d 19700 Peugeot 407 22700 VW Golf V GTI 25000 Porsche 911 Turbo (2000) – 13500 Audi TT – 10000 родстер BMW Z4 – 14500 Rolls-Royce Phantom 40500 Toyota Prius 2001 22700 ВАЗ-21106 (гоночный с каркасом) 51800 ПОЛНАЯ ТАБЛИЦА: topruscar.ru/terms/zhestkost-kuzova ИТОГ:

калина 1 по меркам российских моделей до сих пор имеет отличную жёсткость кузова на кручение, значительно опережая все предыдущие модели, особенно так любимые у нас «пацанские» чеПЫрки. Калина 2 и гранта это по сути та же калина, и только веста сделала серьёзный прыжок в плане жёсткости кузова, да думаю калина НФР за счёт подрамника прибавила тысячи 2 в этом показателе. Но вот с иномарками можно сравнивать, только если речь идёт про ино из 90-х, максимум начало 2000х. А так особо похвастаться нечем. Хотя некоторые бюджетные ино типа Хёндай Салярис вообще не светят этими цифрами, думаю в частности потому что похвастаться так же нечем. Так что возвращаясь к моей записи в бортовике про установку распорки – жёсткость кузова никогда не бывает лишней, особенно для российских авто, и уж точно всяких там самар. Так что установка всяких распорок, усилителей кузова и прочего с точки зрения жёсткости кузова – это тема. Хотя с точки зрения безопасности всё не так однозначно.

КОЭФФИЦИЕНТ ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (Cx)

Сх. — это безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра. Чем меньше Cx, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля. Если объяснять по простому, то коэффициент лобового сопротивления это, насколько машина легко разрезает воздушный поток, насколько велико сопротивление когда она несётся на скорости. Эти данные так же найти не сложно, так как все современные авто тщательно прорабатываются с этой точки зрения, так как это влияет и на скоростные характеристики, и на экономию топлива, и на аэродинамические шумы. У российских авто в вопросе аэродинамики прорыв произошёл, начиная с 10-го семейства и далее. Во встречающихся данных именно по калине есть какая то ошибка – различают именно калину в исполнении «норма» и «люкс», хотя эти модификации отличаются лишь наличием всяких опций, а в плане бамперов и просвета всё одинаково. Так что тут или имелось ввиду калина седан/хечбек, либо обычная калина и калина спорт, так как спорт и обвес имеет иной, и просвет меньше. В любом случае коэффициент лобового сопротивления у семейства калина опять же находится на лидирующих позициях среди российских авто, явно впереди только приора, которая являлась развитием и так очень удачной в этом плане десятки.

Проверяем аэродинамику автомобилей ВАЗ-2107, ВАЗ-21099 и ВАЗ-2110

Тема этого аэродинамического исследования давно, что называется, витала в воздухе, на сопротивление которому при больших скоростях и тратится львиная доля топлива. И впрямь, разве не интересно узнать, какие именно характеристики обтекаемости имеют вазовские автомобили разных поколений? Поэтому мы решили «продуть» в аэродинамической трубе Дмитровского автополигона три седана из Тольятти — ВАЗ-2107, ВАЗ-21099 и ВАЗ-2110.

Итак, «семерка», «девяносто девятая», «десятка». Надо ли объяснять, почему мы выбрали именно автомобили с кузовом седан? Среди машин «восьмого» семейства нет универсалов, а среди заднеприводных Жигулей — хэтчбеков. Вот и выходит, что седан — это единственный тип кузова, общий для трех поколений автомобилей из Тольятти.

А почему «семерка»? Ведь именно ВАЗ-2107 в 1982 году стал «флагманом» модельной линейки вазовской «классики» — ему и защищать знамена старой гвардии.

Все три машины, которые мы подобрали для аэродинамического теста, были новыми и в стандартной комплектации. Брызговики только за задними колесами, по два зеркала заднего вида у «десятки» и «девяносто девятой» и лишь одно слева — у «семерки». И никаких дополнительных молдингов или спойлеров.

После измерения площади наибольшей фронтальной проекции (площади миделя) автомобили поочередно прошли «продувку» в рабочей части аэродинамической трубы при скорости воздушного потока 40 м/с (144 км/ч). При этом действующие на машины силы фиксировали точнейшие прецизионные весы.

Источник статьи: https://autoreview.ru/articles/kak-eto-rabotaet/vaz-dinamika-aerodinamiki