Современный экономичный автомобиль

Снижение аэродинамического сопротивления грузовых автомобилей

Аэродинамический щиток (драгфойлер) на грузовикеАвтор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
Количество просмотров 5630 Количество комментариев 0

Большая площадь фронтальной проекции и прямоугольная, плохо обтекаемая форма кузова грузового автомобиля и автобуса способствуют возникновению значительного аэродинамического сопротивления. Данный факт особенно важен, если учесть, что современная перевозка грузов требует больших скоростей, при которых это сопротивление еще больше возрастает.

Максимальная площадь фронтальной проекции грузового автомобиля или автопоезда ограничена соответствующими национальными и международными правилами и стандартами и обычно полностью используется. При этом кузова грузовых автомобилей и полуприцепов по размерам значительно превышают кабину автомобиля тягача, и, в частности, различие их высот оказывает отрицательное воздействие на процесс обтекания автопоезда воздухом. В Европе наиболее часто используются прицепы и особенно полуприцепы с высотой 3,6—3,8 м. Ширина их в соответствии с правилами дорожного движения большинства стран не должна превышать 2,5 м. Такой полуприцеп с острыми ребрами превышает тягач, как по высоте, так и по ширине и нарушает безотрывное аэродинамическое обтекание всей системы «тягач — полуприцеп».

Еще одним фактором, ухудшающим обтекаемость, является широкий зазор между тягачом и прицепом. При движении в нем возникает сильное завихрение, вызывающее срыв воздушного потока, в особенности при боковом ветре.

Влияние угла натекания воздушного потока на аэродинамический коэффициент
Рис. 1. Влияние угла натекания воздушного потока γ на коэффициент Cx.

Поэтому у таких грузовых автопоездов, имеющих большую полную массу, а также большую площадь фронтальной проекции, аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению становятся одинаковыми при скорости порядка 80 км/ч. Коэффициент Cx этих автопоездов достигает больших значений, главным образом из-за плохо обтекаемой формы. На рис. 1 приведены значения коэффициента Cx в зависимости от угла между направлением воздушного потока и продольной осью автомобиля (угла натекания) для грузового автомобиля с прицепом А, для седельного тягача с полуприцепом Б и автобуса В. Белее обтекаемая форма, автобуса без боковых зазоров, острых граней и ступеней, менее подвержена влиянию бокового воздушного потока. Улучшению аэродинамики грузовых автомобилей и автопоездов в настоящее время уделяется повышенное внимание, так как без больших изменений можно снизить расход топлива на 8—10 %, что очень важно для экономичной транспортировки грузов. Исследования в аэродинамических трубах показывают, что перекрыванием зазоров между различными по высоте кабиной тягача и кузовом полуприцепа при одновременном улучшении формы кузова можно снизить аэродинамическое сопротивление предельно на 48 %. Однако на практике этот максимум недостижим. У обычного седельного автопоезда Cx = 0,8; установка аэродинамического щитка на крыше тягача улучшает его до 0,56, а полное перекрывание всех зазоров, устраняющее очаги завихрений, — до 0,48.

Основное внимание специалистов сосредоточено на аэродинамическом щитке [2], устанавливаемом на крыше тягача, который можно приспособить для полуприцепов различной высоты, меняя его угол наклона. Сравнительно небольшой щиток отклоняет воздушный поток таким образом, что он без завихрений переходит на обтекание крыши полуприцепа.

Аэродинамический щиток (драгфойлер) на грузовике
Рис. 2. Аэродинамический щиток (драгфойлер) на грузовике.

Важным является также обтекание нижней части грузового автомобиля, весьма ступенчатой и имеющей разновысокие выступы. Необходимо поэтому ограничить расход воздуха под автомобилем, что достигается при помощи переднего спойлера, установка которого в отличие от легкового автомобиля имеет целью, главным образом, уменьшение аэродинамического сопротивления. Спойлер устанавливается под передним бампером по всей ширине автомобиля так, чтобы его нижняя грань перекрывала нижнюю точку передней оси. На рис. 3 показано изменение Cx седельного тягача с полуприцепом в зависимости от направления воздушного потока у при использовании аэродинамического щитка и переднего спойлера, полученное в результате исследований фирмой «МАН» (ФРГ). Несмотря на то, что доля тягача в общем аэродинамическом сопротивлении увеличивается, само оно значительно снижается — до Cx = 0,5. Главной причиной такого снижения является уменьшение сопротивления полуприцепа.

Улучшение аэродинамического коэффициента седельного тягача
Рис. 3. Улучшение коэффициента Cx седельного тягача (А — одиночного; Б — с полуприцепом) при использовании спойлеров и обтекателей:
а — исходное состояние без спойлеров и обтекателей; б — со спойлерами и обтекателями

Большие аэродинамические потери вызывает завихрение воздуха в зазоре между автомобилем и прицепом. У обычного прицепного автопоезда (грузового автомобиля и прицепа) общий Cx = 0,76. Скруглением вертикальных ребер прицепа на его передней стороне можно достичь улучшения Cx на 5,5%. Дальнейшим путем снижения Cx является установка вертикального стабилизатора потока на передней стенке кузова прицепа. Этот стабилизатор разделяет пространство между автомобилем-тягачом и прицепом на две части и ограничивает завихрение. В результате Cx снижается на 6,5 %.

Одновременной установкой стабилизатора и скруглением ребер достигается улучшение Cx на 10 %. Еще большего улучшения — до 12 % — достигают полным закрыванием зазора между автомобилем и прицепом. Упругое соединение, сгибающееся при прохождении поворота, обеспечивающее быстрое расцепление автопоезда и сохраняющее гладкую поверхность кузова, позволяет получить еще 2 % улучшения Cx.

Описанными выше мерами можно уменьшить суммарное аэродинамическое сопротивление на 25—27 %, что дает экономию топлива до 6—8 %.

Для дальнейшего снижения значений Cx при высоких скоростях автомобилей необходимо понижать переднюю часть кузова, и, если возможно, заднюю. Такой метод был проведен на экспериментальном автомобиле «Форд Проба IV», у которого переднюю часть кузова постепенно опускали, изменяя дорожный просвет от 155 до 25 мм, что вызвало улучшение Cx до 0,157 при измерениях, проведенных на реальном автомобиле в аэродинамической трубе фирмы «Пинин Фарина».

Опубликовано 17.12.2013

Читайте также

  • Магнитный кондиционерМагнитный кондиционер

    Исследователи из компании «Astronautics Corporation of America» в Милуоки разрабатывают охлаждающее устройство, основанное на использовании магнитов и не требующее компрессоров.

  • Налог на электромобиль в РоссииНалог на электромобиль в России

    Единственным налогом на электромобиль в России является транспортный налог. Статья рассказывает о том, от чего зависит и как рассчитывается данный сбор, и проводит сравнение с аналогичными налогами в других странах.

Сноски

  1. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 299 - 301 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. Такой щиток иногда называют драгфойлером. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Ваше имя:
Ваш e-mail: необязательное поле
Кто Вы?
Человек
Человек
Робот
Робот

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права. Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.
Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 ©.

Рейтинг@Mail.ru