При движении автомобиля воздушная среда оказывает воздействие на его корпус, создавая соответствующее сопротивление движению. Сопротивление воздуха обусловлено трением в прилегающих к поверхности корпуса слоях воздуха, сжатием воздуха движущимся автомобилем, разрежением воздуха за автомобилем, вихреобразованием в слоях воздуха, окружающих корпус автомобиля.
В результате взаимодействия корпуса движущегося автомобиля с воздушной средой на каждой элементарной площадке его поверхности возникают силы, которые можно разделить на нормальные и касательные составляющие пo отношению к этой площадке. Касательные силы являются силами трения. Нормальные силы создают давление на поверхность автомобиля. Равнодействующую всех этих сил называют аэродинамической силой. Она приложена в некоторой точке корпуса, называемой центром парусности автомобиля.
Аэродинамическая сила определяется по формуле
Рw=cwAмq, (2.8)
где сw — коэффициент аэродинамической силы (безразмерный); Ам - площадь Миделя, м2; q — скоростной напор, кг/(мс2).
В качестве площади Миделя принимают лобовую площадь автомобиля Ал, равную площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную продольной оси Сх. Приближенное значение лобовой площади автомобиля можно вычислить по формуле
Ал=αлВгHг, (2.9)
где αл — коэффициент заполнения площади.
Для легковых автомобилей αл=0,78-0,80, а для грузовых αл=0,75-0,90.
Скоростной напор вычисляется по формуле
q=0,5ρвυ2п.в, (2.10)
где ρв — плотность воздуха, кг/м3; vп.в— скорость потока воздуха относительно корпуса автомобиля, м/с.
Вектор аэродинамической силы 
можно разложить на составляющие,
направленные вдоль осей подвижной системы координат Сх и Cz. Проекцию Рwx
силы 
на
ось Сх называют силой сопротивления воздуха. Значение силы Рwx вычисляют по
формуле
Рwx=0,5cxρвAлυ2x, (2.11)
где cx - коэффициент обтекаемости (коэффициент лобового сопротивления); υx - проекция на ось Сх скорости корпуса автомобиля.
Встречный ветер увеличивает силу Рwx, а попутный уменьшает.
Составляющую Рwz аэродинамической силы называют подъемной силой, так как она у обычных транспортных автомобилей направлена вверх. У скоростных автомобилей (гоночных, спортивных и др.) благодаря специальной форме кузова она направлена вниз и увеличивает нормальные реакции дороги на колеса, улучшая их сцепление с дорогой. При υ≤100-120 км/ч она невелика и ею можно пренебречь.
Сопротивление воздушной среды движению автомобиля в основном обусловлено фронтальным давлением воздуха, формируемым лобовой частью корпуса автомобиля. На рисунке 2.2 показана зависимость в условных единицах лобового сопротивления от конфигурации кузова простейшей формы [8]. Из схемы видно, что при удлиненной передней части сопротивление воздуха уменьшается на 60 %, в то время как при удлиненной задней — только на 15 %.
Рисунок 2.2 - Влияние формы тела на лобовое сопротивление
При анализе силы сопротивления воздуха Рwx можно выделить ряд составляющих. Составляющую, зависящую от формы корпуса, называют сопротивлением формы. Она достигает 60 % от полной силы Рwx. Сопротивление поверхностного трения составляет до 10 %. Выступающие части корпуса (фары, ручки, зеркала и др.) создают дополнительное сопротивление до 15 % от Рwx. Потоки воздуха в подкапотном пространстве двигателя и в салоне или кабине создают сопротивление также до 15 % от Рwx.
На сопротивление воздуха значительное влияние оказывают конфигурации капота, крыльев, ветрового стекла, крыши, боковых стенок кузова, багажника, днища автомобиля. Для уменьшения сопротивления воздуха применяют различные аэродинамические приспособления, улучшающие обтекание корпуса автомобиля потоками воздуха.
В процессе проведения испытаний автомобиля плотность воздуха остается практически постоянной. Приняв ρв=const, введем следующее обозначение произведения постоянных параметров формулы (2.11):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.