O que é aerodinâmica de carro?
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Olhando para as fotografias históricas de modelos de carros lendários, qualquer pessoa notará imediatamente que, à medida que nos aproximamos de nossos dias, a carroceria do veículo se torna cada vez menos angular.
Isso se deve à aerodinâmica. Vamos considerar qual é a peculiaridade desse efeito, porque é importante levar em consideração as leis aerodinâmicas, bem como quais carros têm coeficiente de aerodinâmica ruim e quais são bons.
O que é aerodinâmica do carro
Por mais estranho que possa parecer, quanto mais rápido o carro se move ao longo da estrada, mais ele tenderá a sair do chão. A razão é que o fluxo de ar com o qual o veículo colide é dividido em duas partes pela carroceria do carro. Um vai entre o fundo e a superfície da estrada, e o segundo - acima do telhado, e contorna o contorno da máquina.
Se você olhar a carroceria do carro de lado, visualmente ela se parecerá remotamente com uma asa de avião. A peculiaridade desse elemento da aeronave é que o fluxo de ar acima da curva passa mais trajetória do que sob a parte reta da peça. Por causa disso, um vácuo, ou vácuo, é criado sobre a asa. Com o aumento da velocidade, essa força levanta mais o corpo.
Um efeito de levantamento semelhante é criado para o carro. A montante flui em torno do capô, teto e tronco, enquanto a jusante flui em torno do fundo. Outro elemento que cria resistência adicional são as partes da carroceria próximas à vertical (grade do radiador ou pára-brisa).
A velocidade de transporte afeta diretamente o efeito de levantamento. Além disso, o formato da carroceria com painéis verticais cria turbulência adicional, o que reduz a tração do veículo. Por esta razão, os proprietários de muitos carros clássicos com formas angulares, ao afinar, necessariamente anexam um spoiler e outros elementos à carroceria que permitem aumentar a força descendente do carro.
Por que você precisa disso?
A simplificação permite que o ar flua mais rápido ao longo do corpo sem vórtices desnecessários. Quando a máquina é impedida pelo aumento da resistência do ar, o motor usará mais combustível, como se a máquina estivesse carregando carga adicional. Isso afetará não apenas a economia do carro, mas também a quantidade de substâncias nocivas que serão liberadas para o meio ambiente pelo escapamento.
Ao projetar carros com aerodinâmica aprimorada, os engenheiros dos principais fabricantes de automóveis calculam os seguintes indicadores:
- Quanto ar deve entrar no compartimento do motor para que ele receba o resfriamento natural adequado;
- Em quais partes da carroceria o ar fresco será levado para o interior do carro, bem como para onde será descarregado;
- O que pode ser feito para tornar o ar menos barulhento no carro;
- A força de elevação deve ser distribuída por cada eixo de acordo com as características da forma da carroceria do veículo.
Todos esses fatores são levados em consideração no desenvolvimento de novos modelos de máquinas. E se antes os elementos do corpo podiam mudar drasticamente, hoje os cientistas já desenvolveram as formas mais ideais que fornecem um coeficiente de elevação frontal reduzido. Por esta razão, muitos modelos de última geração podem diferir externamente apenas por pequenas mudanças na forma dos difusores ou da asa em comparação com a geração anterior.
Além da estabilidade da estrada, a aerodinâmica pode contribuir para menos contaminação de certas partes do corpo. Assim, em uma colisão com uma rajada de vento frontal, faróis, pára-choques e pára-brisa localizados verticalmente ficarão sujos mais rapidamente devido aos pequenos insetos esmagados.
Para reduzir o efeito negativo do elevador, as montadoras pretendem reduzir apuramento para o valor máximo permitido. No entanto, o efeito frontal não é a única força negativa que afeta a estabilidade da máquina. Os engenheiros sempre "equilibram" entre o alongamento frontal e o lateral. É impossível atingir o parâmetro ideal em cada zona, por isso, ao fabricar um novo tipo de carroceria, os especialistas sempre fazem um certo compromisso.
Fatos aerodinâmicos básicos
De onde vem essa resistência? Tudo é muito simples. Ao redor do nosso planeta existe uma atmosfera composta por compostos gasosos. Em média, a densidade das camadas sólidas da atmosfera (o espaço desde o solo até a vista aérea) é de cerca de 1,2 kg / metro quadrado. Quando um objeto está em movimento, ele colide com as moléculas de gás que constituem o ar. Quanto maior a velocidade, mais força esses elementos atingirão o objeto. Por isso, ao entrar na atmosfera terrestre, a espaçonave começa a aquecer fortemente com o atrito.
A primeira tarefa que os desenvolvedores do projeto do novo modelo estão tentando enfrentar é como reduzir o arrasto. Este parâmetro aumenta em 4 vezes se o veículo for acelerado dentro da faixa de 60 km / ha 120 km / h. Para entender como isso é significativo, considere um pequeno exemplo.
O peso do transporte é de 2 mil kg. O transporte acelera até 36 km / h. Ao mesmo tempo, apenas 600 watts de potência são gastos para superar essa força. Todo o resto é gasto em overclock. Mas já a uma velocidade de 108 km / h. 16 kW de potência já estão sendo usados para vencer a resistência frontal. Ao dirigir a uma velocidade de 250 km / h. o carro já gasta até 180 cavalos de potência na força de arrasto. Se o motorista quiser acelerar ainda mais o carro, até 300 quilômetros / hora, além da potência para aumentar a velocidade, o motor precisará consumir 310 cavalos para fazer frente ao fluxo de ar frontal. É por isso que um carro esporte precisa de um trem de força tão poderoso.
Para desenvolver o transporte mais simples, mas ao mesmo tempo bastante confortável, os engenheiros calculam o coeficiente Cx. Este parâmetro na descrição do modelo é o mais importante no que diz respeito à forma corporal ideal. Uma gota d'água tem o tamanho ideal nesta área. Ela tem esse coeficiente de 0,04. Nenhuma montadora concordaria com um projeto tão original para seu novo modelo de carro, embora tenha havido opções neste projeto antes.
Existem duas maneiras de reduzir a resistência ao vento:
- Mude a forma do corpo para que o fluxo de ar flua ao redor do carro tanto quanto possível;
- Faça o carro estreito.
Quando a máquina está em movimento, uma força vertical atua sobre ela. Pode ter um efeito de pressão descendente que tem um efeito positivo na tração. Se a pressão sobre o carro não aumentar, o vórtice resultante garantirá a separação do veículo do solo (cada fabricante tenta eliminar esse efeito ao máximo).
Por outro lado, enquanto o carro está em movimento, a terceira força atua sobre ele - a força lateral. Esta área é ainda menos controlável, pois é afetada por muitas quantidades variáveis, como um vento cruzado ao dirigir em frente ou em curvas. A força desse fator não pode ser prevista, portanto os engenheiros não se arriscam e criam caixas com uma largura que permite um certo compromisso na relação Cx a ser feito.
Para determinar até que ponto os parâmetros das forças verticais, frontais e laterais podem ser levados em consideração, os principais fabricantes de veículos estão criando laboratórios especializados que realizam testes aerodinâmicos. Dependendo das possibilidades materiais, este laboratório pode incluir um túnel de vento, no qual a eficiência da agilização do transporte é verificada sob um grande fluxo de ar.
O ideal é que os fabricantes de novos modelos de automóveis busquem levar seus produtos a um coeficiente de 0,18 (hoje é o ideal) ou superá-lo. Mas ninguém ainda conseguiu o segundo, porque é impossível eliminar outras forças que atuam sobre a máquina.
Força de aperto e levantamento
Aqui está outra nuance que afeta o manuseio do transporte. Em alguns casos, o arrasto não pode ser minimizado. Um exemplo disso são os carros de F1. Embora seu corpo seja perfeitamente aerodinâmico, as rodas são abertas. Esta zona é a que apresenta mais problemas para os produtores. Para esse transporte, Cx está na faixa de 1,0 a 0,75.
Se o vórtice traseiro não puder ser eliminado neste caso, o fluxo pode ser usado para aumentar a tração com a pista. Para fazer isso, peças adicionais são instaladas no corpo que criam força descendente. Por exemplo, o pára-choque dianteiro está equipado com um spoiler que o impede de se elevar do solo, o que é extremamente importante para um carro esportivo. Uma asa semelhante está presa à traseira do carro.
A asa dianteira não direciona o fluxo sob o carro, mas para a parte superior do corpo. Por isso, o nariz do veículo está sempre direcionado para a estrada. Um vácuo se forma de baixo, e o carro parece grudar na pista. O spoiler traseiro evita a formação de um vórtice atrás do carro - a peça quebra o fluxo antes de começar a ser sugada para a zona de vácuo atrás do veículo.
Elementos pequenos também afetam a redução do arrasto. Por exemplo, a borda do capô de quase todos os carros modernos cobre as escovas do limpador. Uma vez que a frente do carro encontra o tráfego em sentido contrário, a atenção é dada até mesmo a elementos pequenos como defletores de admissão de ar.
Ao instalar kits de carroceria esportiva, você precisa levar em conta que a força descendente adicional torna o carro mais confiante na estrada, mas ao mesmo tempo o fluxo direcional aumenta o arrasto. Por causa disso, a velocidade de pico desse transporte será menor do que sem elementos aerodinâmicos. Outro efeito negativo é que o carro fica mais voraz. É verdade que o efeito do kit de carroceria esportivo será sentido a velocidades de 120 quilômetros por hora, portanto, na maioria das situações em vias públicas esses detalhes.
Modelos com arrasto aerodinâmico pobre:
Modelos com boa resistência aerodinâmica:
Além disso, assista a um breve vídeo sobre a aerodinâmica do carro:
comentário 2
Bogdan
Olá. Uma pergunta ignorante.
Se um carro andasse a 100km/h a 2000 rpm, e o mesmo carro andasse a 200km/h a 2000 rpm, o consumo seria diferente? E se for diferente? Valor alto?
Ou qual é o consumo do carro? Na velocidade do motor ou velocidade?
obrigado
Tore
Dobrar a velocidade de um carro dobra a resistência ao rolamento e quadruplica a resistência do ar, por isso é necessária mais energia. Isso significa que você precisa queimar mais combustível, mesmo que a rotação seja constante, então você pressiona o acelerador e a pressão do coletor aumenta e uma massa maior de ar entra em cada cilindro. Isso significa que seu motor injeta mais combustível, então sim, mesmo que sua RPM permaneça a mesma, você usará cerca de 4.25 vezes mais combustível por km.