Вход

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Урок по автомобилна аеродинамика

05.04.2016 00:39
Туит

BMW пусна в експлоатация аеродинамичния си тунел през 2009 г., в разгара на кризата

 

BMW пусна в експлоатация аеродинамичния си тунел през 2009 г., в разгара на кризата. Благодарение на него обаче модели като днешната  Седма серия постигат немислими преди години коефициенти на обтекаемост от порядъка на 0,24 и по-ниски. 

В края на всеки подробен тест на ams, сред основните параметри, свързани с размерите на автомобила, може да се открие и терминът „коефициент на обтекаемост”. С което обаче значимостта му определено се принизява. Далеч по-актуално би било мястото му да е по-надолу в графата за разход на гориво, като един от най-съществените компоненти в преследването на целите за намаляване на емисиите. А още по-добре би било да бъде отделен в самостоятелна графа и удебелен шрифт. През осемдесетте и деветдесетте години като че ли на този въпрос се обръщаше по-малко внимание, но с повишаване на цената на горивата и ограниченията за нивата на емисиите аеродинамиката отново се превърна в съществен фактор за намаляването им. И макар днес цените им отново да вървят надолу аеродинамиката ще продължава да бъде важен фактор – най-малкото заради факта, че в новия тестови цикъл WLTP тя има по-голяма относителна стойност.

Големият компромис

Още през 30-те години конструкторите на автомобили успяват да открият подходящите, от тази гледна точка, форми и въпреки че не разполагат с електронни системи и аеродинамични тунели създават фундаментални концепции за аеродинамична ефективност. Показателен пример за това са обтекаемите купета на моделите на Auto Union, с които Руди Карачиола поставя световни рекорди за скорост или модела Т77 на Tatra с коефициент на обтекаемост от само 0,212, за което всеки автомобилен производител днес може да мечтае.


Днес дори и начинаещият специалист по аеродинамика би могъл да създаде перфектен в аеродинамично отношение автомобил – достатъчно е да го оформи по един определен и напълно известен начин, да затвори калниците, да прикрие всички отвори и процепи, да покрие дъното и т.н. В реалния живот обаче това не е възможно – нито е изпълнимо от чисто технологична гледна точка, нито е „социално приемливо” защото емоциите и красотата са съществено и необходима част от нашето битие. Всички се възхищаваме на красивите автомобили, но никой от нас не знае колко къртовски труд е коствало изследването от аеродинамична гледна точка на всеки компонент от стилистиката им. „Често спорим помежду си”, твърдят от аеродинамичния център на BMW, визирайки разногласията между аеродинамичните специалисти и дизайнерите. Оказва, че един наистина красив от стилистична гледна точка детайл може да създаде изключително много проблеми от аеродинамична.

Тогава цялата хармония в създадените от дизайнерите форми могат да заминат по дяволите. Затова макетите на автомобили непрекъснато „циркулират” между дизайнерите, специалистите по аеродинамика и продуктовите инженери – последните са тези, които трябва да потвърдят, че подобна повърхност може да се изработва (при това не с цената на огромни разходи) от съответния метал или полимер. Всичко продължава, докато се стигне до консенсус или по-скоро компромис между емоцията и рационалното. При това влиянието на въздуха върху движението на автомобила не се изразява само в аеродинамичното съпротивление – той е необходим за работата на двигателя, за охлаждането му, както и това на спирачките и трансмисията. От турбуленцията на въздушния поток зависи замърсяването, той определя шума и силите, които действат върху автомобила, а при кабриолетите и потоците около главите на пътниците.

Тестовият център на BMW

BMW пусна в експлоатация своя нов аеродинамичен център през 2009 година. Построен в непосредствена близост до развойния център FIZ, новият Aerodynamic Test Center е разположен върху площ от 25 000 кв.м, струва на компанията 170 милиона евро и значително улеснява комуникацията между гореспоменатите звена (само в центъра работят над 500 човека), намалявайки значително логистичните разходи за транспорт до настоящите собствени или наемани аеродинамични центрове. И тъй като земята в района на Мюнхен е доста скъпа, самият аеродинамичен тунел се е превърнал в истинско предизвикателство за архитектите и строителните инженери. Решението е уникално - тъй като всеки аеродинамичен тунел по принцип представлява затворен циркулационен кръг (или по-толко правоъгълник) архитектите му са решили да се възползват от празнината, оградена от неговите контури в хоризонталната равнина и са проектирали в него втори, вертикален тунел.

Всеки един от тях има различно предназначение и се използва в различен стадий на създаване на автомобила – във вертикалния или така наречен Aerolab се тестват умалени, но близки до реалните глинени модели, хоризонталният е по-голям и в него се обдухват глинени модели в естествена големина, а в по-късен стадий на процеса на разработка и реални автомобили. Въпреки всичко опитите в тунела си остават скъпи начинания, поради което голяма част от тези изследвания прецизно се съчетават с изследавинята с помощта на триизмерни компютърни симулации с така наречената CFD модели (computational fluid dynamics) – изключително сложни програми, при които се анализират нежеланите турбуленции и разкъсвания на въздушния поток. Въпреки мощните компютри огромното количество данни обаче също изисква изключително много време.


В малкия тунел Aerolab може не само да се изследва въздействието на въздушните потоци, но да се измерят силите, които въздухът упражнява върху автомобилите. Това е единственият тунел в света в който могат да се изследват два модела едновременно, като по този начин се отчитат промените на въздушните течения при изпреварване например. Напречната площ на малкия тунел Aerolab е 14 кв.м, а налягането в зоната на измерване е почти постоянно. Скоростта на въздушния поток достига 300 км/ч, но тъй като тук се тестват умалени модели се следва аерофизичния принцип наречен "Подобие на Рейнолдс". Съгласно него, за да има пълна адекватност и съответствие при изследванията на модели, скоростта трябва да е обратно пропорционална на степента на умаление – например модел в мащаб 1:2 изисква скорост два пъти по-голяма от тази при реалния 1:1. Следователно, за да се направят изследвания на процесите при 50 процентен модел при скорост на потока от 140 км/ч – тази, при която се изследва коефициентът на обтекаемост, съгласно стандартните процедури на всички автомобилни производители, той трябва да се обдухва с въздушен поток със скорост от 280 км/ч.


В Aerolab моделите са окачени на специални шарнирни конструкции обвити в панели с аеродинамична форма оказваща минимално влияние на изчисленията и именно тези съоръжения измерват силите, които се генерират върху моделите. Към други – напречни елементи се окачват колелата, а движещите се пътеки създават реални условия и осигуряват въртене на гумите – процес изключително важен за правилното измерване. При въртенето на обектите по вертикалната ос може да се симулира вземането на завои и странични ветрове.


Въздухът в големия въздушен тунел се осигурява от мощен електродвигател с голяма мощност и от вентилатор с карбонови перки и диаметър от 8 метра. След като промени посоката си два пъти в ъглите на правоъгълната конструкция, с помощта на прецизни насочващи елементи въздухът се насочва към отвор с големина от 25 кв.м, а това осигурява изключително реалистични условия при измерванията. Плъзгащият се по долната повърхност въздух се „отцепва” през плосък тунел под пода на ролковата пътека, за да не влияе върху измерванията, тъй като вече е „компрометиран”, тоест забавен спрямо основния поток. Специалната конфигурация позволява интегрирането на пет различни пътеки като самите колела стъпват върху ролки, за да се гарантира тяхното въртене. Съоръжението, задвижващо тази пътека, е поставено под тунела и само по себе си е истинско инженерно чудо – гигантска и изключително сложна носеща платформа, с множество тръбопроводи за високо налягане и мощни задвижващи агрегати. Истинското постижение тук е максималната скорост на въздуха и пътеката, при което се обдухват реални модели със скорост достигаща 300 км/ч! Стойност, която не е самоцелна величина като се има предвид че тук се изпитват и състезателни автомобили. И това не всичко. Към него се добавят специалните тунели и съоръжения в които се имитират ниски и високи температури, условия на разреден въздух и климатични условия като силен вятър съпроводен с дъжд.


Аеродинамиката в автомобила

Аеродинамичното съпротивление зависи от два основни фактора – напречната площ на обекта и коефициента му на обтекаемост. Първият зависи от размера, а вторият - от общата конструкция. Казвам конструкция, защото този коефициент се определя не само от формата на автомобила, а и от специфични детайли и повърхности. На практика общата форма и пропорции в днешните автомобили имат 40 процентен дял от общото въздушно съпротивление, като една четвърт от този фактор се определят от повърхностната структура на обекта и елементи като огледала, светлини, регистрационен номер и антена. 10% от въздушното съпротивление се дължат на потока, отправящ се през отворите към спирачките, двигателя и трансмисията. 20% са резултат от завихрянето в различните подподови конструкци и окачването, тоест всичко което се случва под автомобила. И най-интересното – цели 30% от въздушното съпротивление се дължат на вихрите, създадени около колелата и калниците. Неслучайно всички автомобили със забележително нисък коефициент на обтекаемост – като например първият Insight на Honda и електромобилът EV1 на GM са с прикрити задни калници. Цялостната аеродинамична форма и затворената предна част, поради факта че електромоторът не се нуждае от големи количества въздух за охлаждане, са дали възможност на конструкторите на GM да проектират модела EV1 със забележителен коефициент на обтекаемост от едва 0,195.

Поради същественото значение на този феномен и благодарение на новите възможности на Aerolab, в BMW разработиха така наречената „въздушна завеса”, имаща за цел да оптимизира въздушния поток около колелата. Два канала в долната част на предната броня подвеждат въздуха към специални канали. Встрани от колелата въздухът напуска каналите през тесни вертикални процепи, оформяйки по този начин един вид въздушна завеса встрани от тях.

Текст: Георги Колев

Коментари
comments powered by Disqus