Коэффициент лобового сопротивления автомобиля

Коэффициент аэродинамического сопротивления является общепринятой мерой в автомобильном дизайне , поскольку он имеет отношение к аэродинамике . Сопротивление — это сила, действующая параллельно потоку воздуха и в том же направлении. Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля измеряет то, как автомобиль проходит через окружающий воздух. Когда автомобильные компании разрабатывают новый автомобиль, они учитывают коэффициент лобового сопротивления автомобиля в дополнение к другим характеристикам. Аэродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости; поэтому это становится критически важным на более высоких скоростях. Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления в автомобиле улучшает его характеристики, что касается скорости и топливной экономичности . ^[1] Существует множество различных способов уменьшить лобовое сопротивление автомобиля. Распространенный способ измерения сопротивления транспортного средства — это измерение площади сопротивления.

Важность снижения сопротивления

Снижение лобового сопротивления дорожных транспортных средств привело к увеличению максимальной скорости транспортного средства и его топливной эффективности, а также многих других эксплуатационных характеристик, таких как управляемость и ускорение. ^[2] Двумя основными факторами, влияющими на сопротивление, являются площадь лобовой части автомобиля и коэффициент сопротивления. Коэффициент сопротивления — это безразмерная величина, которая обозначает, насколько объект сопротивляется движению в жидкости, такой как вода или воздух. Потенциальное осложнение изменения аэродинамики автомобиля заключается в том, что это может привести к слишком большой подъемной силе автомобиля. Подъемная сила — это аэродинамическая сила, действующая перпендикулярно потоку воздуха вокруг кузова автомобиля. Слишком большой подъем может привести к потере сцепления автомобиля с дорогой, что может быть очень небезопасно. ^[3] Снижение коэффициента лобового сопротивления происходит за счет оптимизации внешнего вида кузова автомобиля. Упрощение кузова требует предположений об окружающей воздушной скорости и особенностях использования транспортного средства.

Автомобили, которые пытаются уменьшить сопротивление, используют такие устройства, как спойлеры, крылья, диффузоры и плавники, чтобы уменьшить сопротивление и увеличить скорость в одном направлении. ^[4]

Перетащите область

Хотя дизайнеры уделяют внимание общей форме автомобиля, они также учитывают, что уменьшение лобовой площади формы помогает уменьшить лобовое сопротивление. Произведение коэффициента сопротивления и площади – площадь сопротивления – представляется как C d A (или C _x A ), умножением значения C d на площадь.

Термин «площадь сопротивления» происходит из аэродинамики , где он является произведением некоторой эталонной площади (например, площади поперечного сечения, общей площади поверхности и т. д.) и коэффициента сопротивления. В 2003 году журнал Car and Driver принял этот показатель как более интуитивный способ сравнения аэродинамической эффективности различных автомобилей.

Сила F, необходимая для преодоления сопротивления, рассчитывается по уравнению сопротивления : $F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{air density}}\times {\text{drag coefficient}}\times {\text{reference area}}\times {\text{speed}}^{2}$ Поэтому: $F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{air density}}\times \mathbf {\text{drag area}} \times {\text{speed}}^{2}$ Где коэффициент сопротивления и эталонная площадь объединены в термин площади сопротивления. Это позволяет напрямую оценить силу сопротивления на заданной скорости для любого транспортного средства, для которого известна только площадь сопротивления, и, следовательно, упрощает сравнение.Поскольку площадь сопротивления C d A является фундаментальной величиной, определяющей мощность, необходимую для данной крейсерской скорости, она является критическим параметром для расхода топлива на постоянной скорости. Это соотношение также позволяет оценить новую максимальную скорость автомобиля с настроенным двигателем:

{\text{estimated top speed}}={\text{original top speed}}\times {\sqrt[{3}]{\frac {\text{new power}}{\text{original power}}}}

Или мощность, необходимая для достижения целевой максимальной скорости:

{\text{power required}}={\text{original power}}\times \left({\frac {\text{target speed}}{\text{original speed}}}\right)^{3}

Средние полноразмерные легковые автомобили имеют площадь сопротивления примерно 8 кв. футов (0,74 м2). ²). Заявленная площадь сопротивления варьируется от Honda Insight 1999 года выпуска до 5,1 кв. футов (0,47 м2). ² 2003 года выпуска ) до Hummer H2 площадью 26,5 кв. футов (2,46 м ). ²). Площадь сопротивления велосипеда (и водителя) также находится в диапазоне 6,5–7,5 кв. футов (0,60–0,70 м). ²). ^[5]

Пример коэффициентов сопротивления

Средний современный автомобиль имеет коэффициент лобового сопротивления от 0,25 до 0,3. Внедорожники (внедорожники) с их типично квадратной формой обычно достигают C d = 0,35–0,45. На коэффициент лобового сопротивления автомобиля влияет форма кузова автомобиля. Различные другие характеристики также влияют на коэффициент лобового сопротивления и учитываются в этих примерах. Многие спортивные автомобили имеют удивительно высокий коэффициент лобового сопротивления, поскольку прижимная сила подразумевает сопротивление, в то время как другие разработаны с учетом высокой аэродинамики в стремлении к скорости и эффективности и в результате имеют гораздо более низкие коэффициенты лобового сопротивления.

Обратите внимание, что C d конкретного транспортного средства будет варьироваться в зависимости от того, в какой аэродинамической трубе оно измерено. Задокументированы отклонения до 5 %. ^[6] и различия в методах тестирования и анализа также могут иметь значение. Таким образом, если бы то же транспортное средство с коэффициентом лобового сопротивления C d = 0,30 было измерено в другом туннеле, оно могло бы быть где угодно от C d = 0,285 до C d = 0,315.

Серийные автомобили
Календарный год	Автомобиль	С г
1938	Фольксваген Жук	0.48 ^[7]^[8]
2018	Джип Рэнглер (JL)	0.454 ^[9]
2012	Пагани Уайра	0.31 ^[10]
2019	Тойота Королла (E210, Великобритания)	0.31 ^[11]
2001	Тойота Приус	0.29 ^[12]
2005	Шевроле Корвет С6	0.286 ^[13]
2012	Тесла Модель С	0.24 ^[14]
2017	Тесла Модель 3	0.23 ^[15]
2019	Порше Тайкан Турбо	0.22 ^[16]^[а]
2021	Мерседес-Бенц EQS	0.20 ^[17]^[б]
2022	Люсид Эйр	0.197 ^[18]^[с]
2024	Сяоми СУ7	0.195 ^[19]
1996	Дженерал Моторс ЭВ1	0.19 ^[20]

Концептуальные и экспериментальные автомобили
Календарный год	Автомобиль	С г
1952	Альфа Ромео Диско Воланте	0.26
1933	Димаксион Автомобиль	0.25
1954	Alfa Romeo BAT 7 Концепт	0.19 ^[21]
2021	Aptera SEV (перезапуск в 2019 г.)	0.13 ^[22]
2000	Концепция заповеди General Motors	0.16 ^[23]
2022	Мерседес-Бенц Видение EQXX	0.170 ^[24]
2013	Фольксваген XL1	0.19 ^[25]
2018	Ecorunner 8 (Shell Eco-marathon ) Прототип	0.045
2022	Сансвифт 7	0.095 ^[26] ^[27]

Автомобильные примеры **C d A** ^[28]
C d A кв. фут	С д А м2	Модель автомобиля
3,00 кв. фута	0,279 м ²	2011 Фольксваген XL1
3,95 кв. футов	0,367 м ²	1996 ГМ ЭВ1
5,52 кв. фута	0,513 м ²	2019 года Порше Тайкан Турбо ^[16]
6,0 кв. футов	0,56 м ²	2001 Хонда Инсайт ^[29]
6,05 кв. футов	0,562 м ²	2012 года Тесла Модель S P85 ^[29]
6,20 кв. футов	0,576 м ²	2014 Тойота Приус ^[29]
8,79 кв. футов	0,817 м ²	1956 года выпуска Citroën DS Special ^[30]
13,0 кв. футов	1,21 м ²	2019 Рам 1500 ^[31]
17 кв. футов	1,6 м ²	2013 Мерседес-Бенц G-Класс ^[32]

Концептуальные/экспериментальные автомобили
C d A кв. фут	С д А м2	Модель автомобиля
0,21 кв. фута	0,020 м ²	Пак-кар II ^[33]
2,04 кв. фута	0,190 м ²	2011 Аптера 2 серии ^[34]

См. также

Примечания

^ в режиме Range в сочетании с низким уровнем и закрытыми створками воздухозаборника
^ с комбинацией 19-дюймовых дисков и шин AMG в режиме вождения «Спорт».
^ с комбинацией 19-дюймовых дисков и шин

Ссылки

^ Ван, Брайан (16 марта 2009 г.). «Снижение лобового сопротивления легковых и грузовых автомобилей на 15-18%» . Следующее большое будущее . Архивировано из оригинала 29 января 2018 г. Проверено 28 января 2018 г.
^ Тернер, Майк. «Aerocivic — модификации Honda Civic для максимального расхода бензина —» . аэрогражданский . Проверено 28 января 2018 г.
^ Гуинн, Уэйн Д. «Оборудование спойлеров Camaro» . Камаро – нераскрытые тайны . НАС. Архивировано из оригинала 19 мая 2000 г.
^ Нат, Деванг С.; Пуджари, Прашант Чандра; Джайн, Амит; Растоги, Викас (28 января 2021 г.). «Уменьшение лобового сопротивления за счет применения аэродинамических устройств в гоночном автомобиле» . Достижения аэродинамики . 3 (1): 4. дои : 10.1186/s42774-020-00054-7 . ISSN 2524-6992 .
^ «(нижняя лобовая часть велосипеда компенсируется более высоким коэффициентом лобового сопротивления)» . Лафн.орг. Архивировано из оригинала 17 июля 2011 г. Проверено 28 июня 2011 г.
^ Хойт, Уэйд (октябрь 1985 г.). «Создание автомобилей завтрашнего дня» . Популярная механика : 131.
^ «Техника VW Beetle» . Maggiolinoweb.it . Проверено 24 октября 2009 г.
^ «Домашняя страница Mayfield — Коэффициент лобового сопротивления для выбранных транспортных средств» . Mayfco.com . Проверено 24 октября 2009 г.
^ Висник, Билл (18 декабря 2017 г.). «Герой нулевого уровня» . САЭ Интернешнл. Архивировано из оригинала 29 мая 2019 г. Проверено 29 мая 2019 г.
^ «TG встречает Pagani Huayra — BBC Top Gear» . Topgear.com. 08.06.2012. Архивировано из оригинала 28 августа 2011 г. Проверено 5 апреля 2013 г.
^ «Королла» (Пресс-релиз). Великобритания: Тойота. февраль 2019 года . Проверено 14 февраля 2019 г.
^ «Пресс-кит Toyota Prius 2001 года» (Пресс-релиз). Австралия: Тойота. 04.10.2001 . Проверено 10 июля 2020 г.
^ "Шевроле Корвет 2006 года" (Пресс-релиз). США: Дженерал Моторс. 2005 . Проверено 5 июля 2018 г.
^ «Скользкая Tesla Model S побеждает в перестрелке в аэродинамической трубе» . Экоменто . 30 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 19 октября 2014 г. Проверено 15 октября 2014 г.
^ «Пресс-кит» (Пресс-релиз). Тесла . Проверено 5 марта 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Аэродинамика: лучшее соотношение цены и качества среди всех современных моделей Porsche» (пресс-релиз). 04.09.2019 . Проверено 14 октября 2019 г.
^ «Новый EQS: страсть к электромобильности» (пресс-релиз). Штутгарт. 03.04.2021 . Проверено 06 апреля 2021 г.
^ «Lucid Air Touring и Air Pure теперь готовы к дороге с лучшим на рынке запасом хода и аэродинамикой; Air Sapphire доминирует на тестовых трассах на пути к представлению в 2023 году» (пресс-релиз). Ньюарк, Калифорния. 15 ноября 2022 г. Проверено 15 ноября 2022 г.
^ Лай, Джерард (28 декабря 2023 г.). «Xiaomi SU7 дебютирует в Китае – первый электромобиль бренда; мощность до 673 л.с., 838 Нм, запас хода 800 км, максимальная скорость 265 км/ч» . Автомобильные новости Пола Тана . Проверено 28 декабря 2023 г.
^ Браун, Аарон (16 марта 2016 г.). «Вот история исчезнувшего революционного электромобиля GM из 90-х» . Бизнес-инсайдер . Инсайдер Инк . Проверено 28 ноября 2018 г.
^ «Альфа Ромео БАТ 7 1954 года» . www.conceptcarz.com . Проверено 15 ноября 2019 г.
^ «Особенности автомобиля Aptera» . Проверено 1 мая 2024 г.
^ «GM представляет концепт-кар, расход топлива которого составляет 108 миль на галлон» . Электрифицирующие времена . НАС. 11 января 2000 г. Архивировано из оригинала 19 мая 2000 г.
^ «VISION EQXX – выводит запас хода и эффективность электромобиля на совершенно новый уровень» . группа-медиа.mercedes-Benz.com . Проверено 21 апреля 2022 г.
^ ЗЕЛЛТЕР, ЮРГЕН (14 июня 2013 г.). «Фольксваген XL1 2014 года» . Автомобиль и водитель . Херст Коммуникейшнз, Инк . Проверено 25 декабря 2017 г.
^ «Австралийский гоночный автомобиль на солнечных батареях установил мировой рекорд Гиннеса после блестящего финиша» . Новости АВС . 19 декабря 2022 г. Проверено 29 апреля 2023 г.
^ Мартин, Нил (19 декабря 2022 г.). «Рекордсмены электромобилей! Sunswift 7 преодолевает 1000 км на одной зарядке и показывает лучшее в мире время» . Отдел новостей UNSW . Проверено 12 ноября 2023 г.
^ «Домашняя страница компании Mayfield — Таблицы и кривые коэффициентов сопротивления» . Mayfco.com . Проверено 7 декабря 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Шерман, Дон. «Drag Queens: сравнение аэродинамики» (PDF) . Автомобиль и водитель . № июнь 2014 г. Hearst Communications . Проверено 29 декабря 2017 г.
^ «Аэродинамика» . Двойной шеврон (№59). 1980.
^ «Ram 1500 2019 года — больше места. Больше места для хранения. Больше технологий» . www.ramtrucks.com . Архивировано из оригинала 16 января 2018 г. Проверено 24 февраля 2018 г.
^ «Устранение аэродинамики: чемпион мира по аэродинамике практически во всех классах автомобилей» (пресс-релиз). Даймлер. 05.10.2013 . Проверено 02 марта 2021 г.
^ Сантин, Джей-Джей; Ондер, Швейцария; Бернард, Дж.; Айслер, Д.; Коблер, П.; Колб, Ф.; Вайдманн, Н.; Гуззелла, Л. (2007). Самый экономичный автомобиль в мире: проектирование и разработка Pac Car II . Цюрих: vdf, Hochschulverlag AG и der ETH. п. 113. ИСБН 978-3-7281-3134-8 .
^ «Энергопотребление – IGSS'13» . Проверено 30 сентября 2015 г.

Внешние ссылки

[PT-17] в режиме Range в сочетании с низким уровнем и закрытыми створками воздухозаборника

[EQS-19] с комбинацией 19-дюймовых дисков и шин AMG в режиме вождения «Спорт».

[Air-21] с комбинацией 19-дюймовых дисков и шин

[1] Ван, Брайан (16 марта 2009 г.). «Снижение лобового сопротивления легковых и грузовых автомобилей на 15-18%» . Следующее большое будущее . Архивировано из оригинала 29 января 2018 г. Проверено 28 января 2018 г.

[2] Тернер, Майк. «Aerocivic — модификации Honda Civic для максимального расхода бензина —» . аэрогражданский . Проверено 28 января 2018 г.

[3] Гуинн, Уэйн Д. «Оборудование спойлеров Camaro» . Камаро – нераскрытые тайны . НАС. Архивировано из оригинала 19 мая 2000 г.

[:0-4] Нат, Деванг С.; Пуджари, Прашант Чандра; Джайн, Амит; Растоги, Викас (28 января 2021 г.). «Уменьшение лобового сопротивления за счет применения аэродинамических устройств в гоночном автомобиле» . Достижения аэродинамики . 3 (1): 4. дои : 10.1186/s42774-020-00054-7 . ISSN 2524-6992 .

[5] «(нижняя лобовая часть велосипеда компенсируется более высоким коэффициентом лобового сопротивления)» . Лафн.орг. Архивировано из оригинала 17 июля 2011 г. Проверено 28 июня 2011 г.

[6] Хойт, Уэйд (октябрь 1985 г.). «Создание автомобилей завтрашнего дня» . Популярная механика : 131.

[7] «Техника VW Beetle» . Maggiolinoweb.it . Проверено 24 октября 2009 г.

[8] «Домашняя страница Mayfield — Коэффициент лобового сопротивления для выбранных транспортных средств» . Mayfco.com . Проверено 24 октября 2009 г.

[9] Висник, Билл (18 декабря 2017 г.). «Герой нулевого уровня» . САЭ Интернешнл. Архивировано из оригинала 29 мая 2019 г. Проверено 29 мая 2019 г.

[topgear_paganih-10] «TG встречает Pagani Huayra — BBC Top Gear» . Topgear.com. 08.06.2012. Архивировано из оригинала 28 августа 2011 г. Проверено 5 апреля 2013 г.

[11] «Королла» (Пресс-релиз). Великобритания: Тойота. февраль 2019 года . Проверено 14 февраля 2019 г.

[12] «Пресс-кит Toyota Prius 2001 года» (Пресс-релиз). Австралия: Тойота. 04.10.2001 . Проверено 10 июля 2020 г.

[13] "Шевроле Корвет 2006 года" (Пресс-релиз). США: Дженерал Моторс. 2005 . Проверено 5 июля 2018 г.

[14] «Скользкая Tesla Model S побеждает в перестрелке в аэродинамической трубе» . Экоменто . 30 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 19 октября 2014 г. Проверено 15 октября 2014 г.

[15] «Пресс-кит» (Пресс-релиз). Тесла . Проверено 5 марта 2018 г.

[taycan-16] Jump up to: ^а ^б «Аэродинамика: лучшее соотношение цены и качества среди всех современных моделей Porsche» (пресс-релиз). 04.09.2019 . Проверено 14 октября 2019 г.

[18] «Новый EQS: страсть к электромобильности» (пресс-релиз). Штутгарт. 03.04.2021 . Проверено 06 апреля 2021 г.

[20] «Lucid Air Touring и Air Pure теперь готовы к дороге с лучшим на рынке запасом хода и аэродинамикой; Air Sapphire доминирует на тестовых трассах на пути к представлению в 2023 году» (пресс-релиз). Ньюарк, Калифорния. 15 ноября 2022 г. Проверено 15 ноября 2022 г.

[22] Лай, Джерард (28 декабря 2023 г.). «Xiaomi SU7 дебютирует в Китае – первый электромобиль бренда; мощность до 673 л.с., 838 Нм, запас хода 800 км, максимальная скорость 265 км/ч» . Автомобильные новости Пола Тана . Проверено 28 декабря 2023 г.

[23] Браун, Аарон (16 марта 2016 г.). «Вот история исчезнувшего революционного электромобиля GM из 90-х» . Бизнес-инсайдер . Инсайдер Инк . Проверено 28 ноября 2018 г.

[24] «Альфа Ромео БАТ 7 1954 года» . www.conceptcarz.com . Проверено 15 ноября 2019 г.

[25] «Особенности автомобиля Aptera» . Проверено 1 мая 2024 г.

[26] «GM представляет концепт-кар, расход топлива которого составляет 108 миль на галлон» . Электрифицирующие времена . НАС. 11 января 2000 г. Архивировано из оригинала 19 мая 2000 г.

[27] «VISION EQXX – выводит запас хода и эффективность электромобиля на совершенно новый уровень» . группа-медиа.mercedes-Benz.com . Проверено 21 апреля 2022 г.

[28] ЗЕЛЛТЕР, ЮРГЕН (14 июня 2013 г.). «Фольксваген XL1 2014 года» . Автомобиль и водитель . Херст Коммуникейшнз, Инк . Проверено 25 декабря 2017 г.

[29] «Австралийский гоночный автомобиль на солнечных батареях установил мировой рекорд Гиннеса после блестящего финиша» . Новости АВС . 19 декабря 2022 г. Проверено 29 апреля 2023 г.

[30] Мартин, Нил (19 декабря 2022 г.). «Рекордсмены электромобилей! Sunswift 7 преодолевает 1000 км на одной зарядке и показывает лучшее в мире время» . Отдел новостей UNSW . Проверено 12 ноября 2023 г.

[31] «Домашняя страница компании Mayfield — Таблицы и кривые коэффициентов сопротивления» . Mayfco.com . Проверено 7 декабря 2010 г.

[C&D-32] Jump up to: ^а ^б ^с Шерман, Дон. «Drag Queens: сравнение аэродинамики» (PDF) . Автомобиль и водитель . № июнь 2014 г. Hearst Communications . Проверено 29 декабря 2017 г.

[citroenetAero-33] «Аэродинамика» . Двойной шеврон (№59). 1980.

[34] «Ram 1500 2019 года — больше места. Больше места для хранения. Больше технологий» . www.ramtrucks.com . Архивировано из оригинала 16 января 2018 г. Проверено 24 февраля 2018 г.

[35] «Устранение аэродинамики: чемпион мира по аэродинамике практически во всех классах автомобилей» (пресс-релиз). Даймлер. 05.10.2013 . Проверено 02 марта 2021 г.

[36] Сантин, Джей-Джей; Ондер, Швейцария; Бернард, Дж.; Айслер, Д.; Коблер, П.; Колб, Ф.; Вайдманн, Н.; Гуззелла, Л. (2007). Самый экономичный автомобиль в мире: проектирование и разработка Pac Car II . Цюрих: vdf, Hochschulverlag AG и der ETH. п. 113. ИСБН 978-3-7281-3134-8 .

[37] «Энергопотребление – IGSS'13» . Проверено 30 сентября 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[а]

[17]

[б]

[18]

[с]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]