Рейтинги легкових автомобілів за аеродинамічними властивостями та сучасні підходи 3D-моделювання зовнішніх форм кузовів

Анотація

Робота присвячена розвитку аеродинаміки легкових автомобілів, що почався на початку XX століття. Радикальних змін щодо форми кузова недостатньо, основна увага зосереджена на елементах поверхні, ведеться їх оптимізація за збереження загальної форми, що визначається дизайнерською концепцією. Покращенню показників аеродинаміки автомобілів завжди приділяли велику увагу, особливо дослідженню лобового опору – найважливішого із факторів, що впливають на тягові та експлуатаційні якості автомобіля. За цей час вдалося значно знизити коефіцієнт аеродинамічного опору Сх. Під час розробки зовнішньої форми кузова конструктори прагнуть надати йому такі обриси, щоб повітря обтікало якомога більш плавно, без завихрень і зривів потоку, тобто щоб поверхня була візуально привабливою, правильних форм та з максимально обтічним силуетом.

Актуальність проблеми зводиться до удосконалення зовнішніх форм авто, тому при розробках враховують п’ять складових загального аеродинамічного опору автомобіля: опір форми; індуктивний; поверхневий; інтерференційний опори та опір внутрішніх потоків. Частка кожної із цих складових залежно від типу автомобіля різна, але зазвичай на опір форми припадає 60–70 % загального аеродинамічного опору, на індуктивний – 7–12 % (великі значення характерні для легкових автомобілів), на поверхневий – приблизно 5–8 %, на опір внутрішніх потоків – 8–11 %.

Метою роботи є аналіз впливу складових загального аеродинамічного опору Сх на експлуатаційні властивості легкових автомобілів (швидкості, витрати палива, безпеки, зручності та комфорту під час керування) із формуванням загальної рейтингової оцінки.

Загалом показано, що для автомобілів останнього періоду характерні переважно клиноподібні форми, до яких перейшли майже всі автомобільні фірми світу. З погляду вдосконалених аеродинамічних властивостей це автомобілі малого та середнього класів (класи В, С та Е). На підставі значних досліджень у цій галузі, вдосконаленню технологій автомобілебудування, спрямованих насамперед на поліпшення паливної економічності та динамічних властивостей, виробникам вдалося досягти відносно низького лобового опору. На сьогодні найкращі представники цього класу впритул наблизилися до значення С_х = 0,29–0,30, що є межею для сучасного рівня технологій. Подальші зусилля дослідників спрямовані на зниження опору, що створюється під капотом, зменшення забруднення та вдосконалення акустичних характеристик.