자동차 공기 역학이란?

전설적인 자동차 모델의 역사적 사진을 보면 누구나 우리 시대가 가까워 질수록 차량의 차체가 점점 더 각이지고 있다는 것을 즉시 알 수 있습니다.

이것은 공기 역학 때문입니다. 이 효과의 특징이 무엇인지, 공기 역학적 법칙을 고려하는 것이 왜 중요한지, 어떤 자동차가 유선형 계수가 나쁘고 어떤 자동차가 좋은지 고려해 보겠습니다.

자동차 공기 역학이란?

이상하게 들릴지 모르지만 차가 도로를 따라 더 빨리 움직일수록지면에서 더 많이 내리는 경향이 있습니다. 그 이유는 차량이 충돌하는 기류가 차체에 의해 두 부분으로 절단되기 때문입니다. 하나는 바닥과 노면 사이를, 두 번째는 지붕 위를지나 기계의 윤곽을 따라갑니다.

측면에서 차체를 보면 시각적으로 비행기 날개와 비슷합니다. 이 항공기 요소의 특징은 굽힘 위의 공기 흐름이 부품의 직선 부분 아래보다 더 많은 경로를 통과한다는 것입니다. 이 때문에 날개 위에 진공 또는 진공이 생성됩니다. 속도가 증가함에 따라이 힘은 신체를 더 많이 들어 올립니다.

유사한 리프팅 효과가 자동차에 생성됩니다. 상류는 보닛, 지붕 및 트렁크 주위로 흐르고 하류는 바닥 주위로 흐릅니다. 추가 저항을 생성하는 또 다른 요소는 수직에 가까운 신체 부위 (라디에이터 그릴 또는 앞 유리)입니다.

운반 속도는 리프팅 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 수직 패널이있는 차체 모양은 추가적인 난류를 생성하여 차량 견인력을 감소시킵니다. 이러한 이유로 각진 모양의 많은 클래식 자동차 소유자는 튜닝 할 때 반드시 스포일러 및 기타 요소를 차체에 부착하여 차의 다운 포스를 증가시킵니다.

필요한 이유

유선형은 불필요한 소용돌이없이 공기가 몸을 따라 더 빨리 흐를 수있게합니다. 증가 된 공기 저항으로 인해 장비가 방해를 받으면 엔진은 마치 장비가 추가 부하를 운반하는 것처럼 더 많은 연료를 사용합니다. 이것은 자동차의 경제성뿐만 아니라 배기관을 통해 환경으로 얼마나 많은 유해 물질이 방출되는지에 영향을 미칩니다.

향상된 공기 역학으로 자동차를 설계하는 주요 자동차 제조업체의 엔지니어는 다음 지표를 계산합니다.

• 엔진이 적절한 자연 냉각을 받으려면 엔진 실에 얼마나 많은 공기가 들어가야합니까?
• 차체의 어느 부분에서 신선한 공기가 자동차 내부로 유입되고 배출 될 위치
• 자동차의 공기 소음을 줄이기 위해 할 수있는 일
• 양력은 차체 형상의 특성에 따라 각 축에 분산되어야합니다.

이러한 모든 요소는 새로운 기계 모델을 개발할 때 고려됩니다. 그리고 더 일찍 신체 요소가 급격하게 변할 수 있다면 오늘날 과학자들은 감소 된 정면 양력 계수를 제공하는 가장 이상적인 형태를 이미 개발했습니다. 이러한 이유로 최신 세대의 많은 모델은 이전 세대에 비해 디퓨저 또는 날개의 모양이 약간만 변경되어 외부 적으로 다를 수 있습니다.

도로 안정성 외에도 공기 역학은 특정 신체 부위의 오염을 줄이는 데 기여할 수 있습니다. 따라서 정면 돌풍과 충돌하면 수직으로 위치한 헤드 라이트, 범퍼 및 앞 유리가 부서진 작은 곤충으로 인해 더 빨리 더러워집니다.

리프트의 부정적인 영향을 줄이기 위해 자동차 제조업체는 통관 최대 허용 값으로. 그러나 정면 효과가 기계의 안정성에 영향을 미치는 유일한 부정적인 힘은 아닙니다. 엔지니어는 항상 정면과 측면 합리화 사이에서 "균형"을 유지합니다. 각 영역에서 이상적인 매개 변수를 달성하는 것은 불가능하므로 새로운 유형의 신체를 제조 할 때 전문가는 항상 특정 타협을합니다.

기본적인 공기 역학적 사실

이 저항은 어디에서 오는 것일까 요? 모든 것이 매우 간단합니다. 지구 주위에는 기체 화합물로 구성된 대기가 있습니다. 평균적으로 대기의 고체 층 밀도 (지상에서 조감도까지의 공간)는 약 1,2kg / 평방 미터입니다. 물체가 움직이면 공기를 구성하는 기체 분자와 충돌합니다. 속도가 높을수록 이러한 요소가 물체에 더 많은 힘을가합니다. 이런 이유로 지구 대기권에 들어갈 때 우주선은 마찰로 인해 강하게 가열되기 시작합니다.

새로운 모델 설계의 개발자가 처리하려는 첫 번째 작업은 항력을 줄이는 방법입니다. 차량이 4km / h ~ 60km / h 범위 내에서 가속하면이 매개 변수는 120 배 증가합니다. 이것이 얼마나 중요한지 이해하려면 작은 예를 고려하십시오.

운송물의 무게는 2 천 kg입니다. 운송은 36km / h로 가속됩니다. 동시에이 힘을 극복하기 위해 600 와트의 전력 만 소비됩니다. 다른 모든 것은 오버 클러킹에 사용됩니다. 그러나 이미 108km / h의 속도로. 16kW의 전력은 이미 정면 저항을 극복하기 위해 사용되고 있습니다. 250km / h의 속도로 운전할 때. 자동차는 이미 항력에 180 마력을 소비합니다. 운전자가 속도를 높이는 힘에 더해 최대 300km / 시까 지 자동차를 더 가속하려면 모터가 정면 공기 흐름에 대처하기 위해 310 마리의 말을 소비해야합니다. 그렇기 때문에 스포츠카에는 강력한 파워 트레인이 필요합니다.

가장 능률적이지만 동시에 매우 편안한 운송을 개발하기 위해 엔지니어는 계수 Cx를 계산합니다. 모델 설명에서이 매개 변수는 이상적인 체형과 관련하여 가장 중요합니다. 한 방울의 물은이 지역에서 이상적인 크기입니다. 이 계수는 0,04입니다. 이전에이 디자인에 옵션이 있었지만 새로운 자동차 모델의 원래 디자인에 동의하는 자동차 제조업체는 없습니다.

바람 저항을 줄이는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. 공기 흐름이 가능한 한 차 주위로 흐르도록 차체의 모양을 변경하십시오.
2. 차를 좁게 만드십시오.

기계가 움직일 때 수직력이 작용합니다. 견인력에 긍정적 인 영향을 미치는 하향 압력 효과를 가질 수 있습니다. 자동차에 가해지는 압력을 높이 지 않으면 결과적인 소용돌이로 인해 차량이지면에서 분리됩니다 (각 제조업체는이 효과를 최대한 제거하려고합니다).

반면에 자동차가 움직이는 동안 세 번째 힘, 즉 횡력이 작용합니다. 이 영역은 직진 또는 코너링 할 때 측풍과 같은 많은 변수 값의 영향을 받기 때문에 제어하기가 훨씬 어렵습니다. 이 요소의 강도는 예측할 수 없으므로 엔지니어는 위험을 감수하지 않고 Cx 비율에서 특정 타협을 허용하는 폭을 가진 케이스를 생성합니다.

수직, 정면 및 횡력의 매개 변수를 고려할 수있는 범위를 결정하기 위해 주요 차량 제조업체는 공기 역학 테스트를 수행하는 전문 실험실을 설립하고 있습니다. 재료 가능성에 따라이 실험실에는 풍동이 포함될 수 있으며, 여기서 풍동은 큰 공기 흐름에서 운송 간소화의 효율성을 확인합니다.

이상적으로는 신차 모델 제조업체는 자사 제품을 0,18 (오늘날 이것이 이상적임) 계수로 가져 오거나이를 초과하는 것을 추구합니다. 그러나 기계에 작용하는 다른 힘을 제거하는 것이 불가능하기 때문에 아직 아무도 두 번째에서 성공하지 못했습니다.

클램핑 및 리프팅 힘

운송 취급에 영향을 미치는 또 다른 뉘앙스가 있습니다. 경우에 따라 드래그를 최소화 할 수 없습니다. 이것의 예는 F1 자동차입니다. 그들의 몸은 완벽하게 유선형이지만 바퀴는 열려 있습니다. 이 영역은 생산자에게 가장 큰 문제를 제기합니다. 이러한 전송의 경우 Cx는 1,0에서 0,75 사이입니다.

이 경우 후방 와류를 제거 할 수없는 경우 흐름을 사용하여 트랙의 견인력을 높일 수 있습니다. 이를 위해 신체에 다운 포스를 생성하는 추가 부품이 설치됩니다. 예를 들어 앞 범퍼에는 스포일러가 장착되어있어 스포츠카에 매우 중요한지면에서 들어 올리는 것을 방지합니다. 비슷한 날개가 차 뒤쪽에 부착되어 있습니다.

앞날개는 차 아래의 흐름을 지시하지 않고 차체 상부로 향합니다. 이 때문에 차량의 기수는 항상 도로를 향합니다. 아래에서 진공이 형성되고 차가 트랙에 달라 붙는 것처럼 보입니다. 리어 스포일러는 차량 뒤의 소용돌이 형성을 방지합니다. 부품은 차량 뒤의 진공 구역으로 빨려 들어가기 전에 흐름을 차단합니다.

작은 요소도 드래그 감소에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 거의 모든 현대 자동차의 후드 가장자리는 와이퍼 블레이드를 덮고 있습니다. 대부분의 차량 앞부분이 다가오는 교통 체증을 만나기 때문에 흡기 디플렉터와 같은 작은 요소에도주의를 기울입니다.

스포츠 바디 키트를 설치할 때 추가 다운 포스로 인해 차량이 도로에서 더 자신감을 갖게되지만 동시에 방향 흐름이 항력을 증가 시킨다는 점을 고려해야합니다. 이 때문에 이러한 운송의 최고 속도는 공기 역학적 요소가없는 경우보다 낮습니다. 또 다른 부정적인 영향은 차가 더 탐욕 스러워진다는 것입니다. 사실, 스포츠 바디 키트의 효과는 시속 120km의 속도로 느껴지므로 대부분의 경우 공공 도로에서 이러한 세부 사항이 발생합니다.

공기 역학적 항력이 약한 모델 :

Sh 0,7-Caterham 7

Cx 0,6-UAZ (469, 헌터)

Cx 0,58 - 지프 랭글러(TJ)

Cx 0,57 – 허머(H2)

Cx 0,56-VAZ "클래식"(01, 03, 05, 06, 07)

무게 0,54 - Mercedes-Benz(G-클래스)

Cx 0,53-VAZ 2121

공기 역학적 항력이 좋은 모델 :

Sh 0,18-VW XL1

Cx 0,19 – GM EV1

Cx 0,21 – Tesla (모델 3)

Cx 0,23-아우디 A4

Cx 0,23 – 메르세데스-벤츠 CLA

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

Cx 0,24 – Tesla 모델 S

Cx 0,24 – Tesla (모델 X)

Cx 0,24 – 현대 쏘나타

Cx 0,24 - 도요타 프리우스

Cx 0,24 – Mercedes-Benz C 클래스

Cx 0,25-아우디 A2

Cx 0,25 - 알파 로미오(줄리아)

Cx 0,25-푸조 508

Cx 0,25 – 혼다 인사이트

Cx 0,26 - BMW(E3 뒷면의 90시리즈)

CX 0,26-BMW i8

Cx 0,26 – 메르세데스-벤츠 (B)

Cx 0,26-메르세데스-벤츠 (E- 클래스)

Cx 0,26 – 재규어 XE

Cx 0,26 – 닛산 GT-R

Cx 0,26 – 인피니티 Q50

또한 자동차 공기 역학에 대한 짧은 비디오를 시청하십시오.

자동차 공기 역학이란 무엇입니까? 공기 역학을 개선하는 방법? 차에서 비행기를 만들지 않는 방법?