Сила сопротивления воздуха

При движении автомобиль преодолевает сопротивление воздуха, которое складывается из нескольких сопротивлений. Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигается, в то время как в задней части автомобиля создается разрежение, которое вызывает образование завихрений (рис. 6).

Рис. 6. Схема обтекания автомобиля воздухом

Наибольшая часть мощности при преодолении сопротивления воздуха затрачивается на образование воздушных вихрей. Если все сопротивление воздуха принять за 100%, то на образование воздушных вихрей будет приходиться примерно 60%. Около 25% составляет сопротивление, создаваемое выступающими частями автомобиля (крылья, подножки и т. д.), а также сопротивление, возникающее при прохождении воздуха через радиатор. Около 15% общего сопротивления воздуха приходится на трение поверхности автомобиля об обтекающие его слои воздуха.

Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше, чем выше его скорость и чем больше его лобовая площадь.

Опытным путем установлено, что сила сопротивления воздуха

где К — коэффициент сопротивления воздуха, который представляет собой силу сопротивления воздуха (в кГ), приходящуюся на 1 м² лобовой площади автомобиля, движущегося со скоростью 1 м/сек.  Размерность этого коэффициента кГ x сек²/м⁴; F — лобовая площадь автомобиля, определяемая его проекцией на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля, в м²; v_a — скорость движения автомобиля в м/сек. Произведение KF принято называть фактором обтекаемости и обозначать W.

Фактор обтекаемости определяет зависимость силы сопротивления воздуха от размеров и формы автомобиля.

Лобовую площадь легкового автомобиля с достаточной степенью точности можно вычислить по формуле

а грузового по  формуле

где

В₁ — наибольшая ширина автомобиля в м;

Н_а — наибольшая высота автомобиля в м;

В — колея автомобиля в м.

Если скорость автомобиля v_a взята в км/ч, то

Мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха,

Для уменьшения сопротивления воздуха движению автомобиля необходимо, чтобы кузов и кабина автомобиля имели как можно меньше острых углов, особенно в задней части, в силу чего наблюдается значительное вихреобразование.

Таблица 1

Значения   коэффициента К сопротивления воздуха и величин лобовой площади F

Большое значение для уменьшения сопротивления воздуха имеет правильно выбранный контур автомобиля.

Так,  удлинение  хвостовой  части  благоприятно  сказывается  на снижении фактора обтекаемости.

Значительное влияние на сопротивление воздуха оказывают выступающие из общих контуров автомобиля детали (крылья, колеса, подножки), крепление запасных колес, форма нижней части кузова и др.

Некоторые значения коэффициента сопротивления воздуха и величины лобовой площади приведены в табл. 1.

Теория и конструкция автомобиля. Кленников В. М., Кленников Е. В. - 1967