Составление (аэродинамика)

Для других видов использования см. Slipstream (устранение неоднозначности) .

Пейерная линии составления велосипедистов

Составление или просеивание - это аэродинамическая техника, в которой два движущихся объекта выравниваются в близкой группе, чтобы использовать проливки свинцового объекта и, таким образом, уменьшить общий эффект сопротивления . Особенно, когда задействованы высокие скорости, как и в автомобильных гонках и езде на велосипеде, составление может значительно снизить средние расходы на энергию Paceline и может даже немного снизить расходы на энергию свинцового транспортного средства.

Составление в спорте

Составление используется для снижения сопротивления ветра и чаще всего наблюдается в велосипедных гонках , гонках на мотоциклете , автомобильных гонках и скоростном матче , хотя составление иногда используется даже в беговых лыжах , скейтбординге и беге . Некоторые формы триатлона позволяют составить. Составление также происходит в плавании : как в гонках с открытой водой (встречающимися в природных водоемах), так и в традиционных гонках в бассейнах соревнований . В бассейне соревнований пловец может обнять линию полосы движения, которая отделяет их от пловца, который они унывают тем самым, используя преимущества жидкого проселения в следе другого пловца. Составление также происходит в конкурентном длинном доске .

Считается, но еще не окончательно доказано, что чистокровные гоночные лошади набрасывают друг друга, особенно в более длинных гонках.

Бельгийский турникет ( бельгийская кольцевая развязка )

Велосипед

Ручная статья: Пелотон

На велосипеде , когда один велосипедист ездит за другим, энергия сохраняется, особенно на более высоких скоростях.

В дорожных велосипедных гонках основная (самая большая) группа плотно упакованных велосипедистов в гонке называется пелотоном , где велосипедисты едут в длинной формировании с каждым (но не первым гонщиком), чередующимся позади других перед ними.

Когда велосипедисты едут быстро, они образуют пеййнс . Каждый велосипедист, за исключением первого, содержится за другим. Чтобы ездить очень быстро, команда некоторых опытных велосипедистов может сформировать «бельгийский турникет». Постоянно каждый велосипедист возглавляет группу. Составление может быть кооперативным : несколько конкурентов по очереди ведущей позиции (что требует наибольшего количества усилий и потребления энергии). Это также может быть конкурентоспособным или тактическим : один конкурент попытается оставаться в силе за другим, оставив последователя с большим количеством энергии для разрыва в финишной черте.

Бег

Drafting behind another runner can conserve energy when facing a headwind . Как правило, эффект гораздо менее выражен, чем при езде на велосипеде из -за более низких скоростей.

Nike работал с экспертом по аэродинамике Робби Кетчеллом в Университете Нью -Гемпшира, чтобы экспериментировать и выбрать формирование кардиостимуляторов , которые лучше всего минимизируют затягивание профессионалов, которые он спонсировал в проекте, который он назвал Breaking2 . A Wired magazine report that interviewed various experts affiliated and unaffiliated with Nike found they universally expected more coordinated pacing efforts to occur in running after Breaking2, with two of the quoted experts predicting that behavior like "cooperative drafting", or races that incentivize cycling-peloton -Поподобное поведение может улучшить время бега.

Motorsport

Дорожные гонки

In single seater, open wheel racing series such as Formula One and the IndyCar Series , as well as to a lesser extent in sports car racing , a technique known as slipstreaming is used. Вдоль длинной прямой машины, следующей за другим, использует скольжение, созданное главным автомобилем, чтобы закрыть разрыв между ними, надеясь на то, чтобы нагнать лидера под торможным пройти на прямую. Однако автомобилям очень трудно следовать друг за другом в быстрых углах в качестве «грязного» ( турбулентного ) воздуха, который отключается от ведущего автомобиля, вытащивает зацепленный автомобиль, поскольку его аэродинамические устройства обеспечивают меньше сцепления.

Стоковые автомобильные гонки

Линия автомобилей в Talladega SuperSpeedway с использованием просеивания лидера Кайла Буша

На более быстрых скоростях и суперпид-дорогах, используемых NASCAR и ARCA , два или более автомобилей могут гоняться быстрее, когда выстроились в линию спереди, чем один автомобиль может участвовать в гонках в одиночку. Пробуждение низкого давления позади ведущего автомобиля группы снижает аэродинамическое сопротивление на передней части задней машины, что позволяет второму автомобилю приблизиться. Когда второй автомобиль приближается к первой, он толкает воздух высокого давления вперед, так что менее быстрый воздух попадает в спойлер ведущего автомобиля. Результатом является меньшее перетаскивание для обоих автомобилей, что позволяет более быстрая скорость.

Работа в углах влияет изменения баланса, вызванные проектом: у ведущего автомобиля нормальная передняя прижимная сила, но менее задняя прижимная сила. Тяжелый автомобиль имеет меньше передней прижимной силы, но нормальной задней прижимной силы. Автомобиль с партнерами по разработке, как впереди, так и позади, потеряет прижимную силу на обоих концах.

Подобно «бельгийскому турнике» в езде на велосипеде, «Slingshot Pass» является наиболее драматичным и широко известным маневром, связанным с составлением. Тяжелая машина (возможно, толкая линией чертежных автомобилей) использует пробуждение ведущего автомобиля, чтобы подняться с максимальным импульсом в конце сразу, выходит на высокую поворот и поворачивается вниз по пробуждению ведущего автомобиля. Комбинация бега вниз по склону и пробега по зоне с самым низким аэродинамическим сопротивлением позволяет затяжкому автомобилю переносить дополнительную скорость и проходить по внутренней стороне лидера.

Сокращение было обнаружено гонщиками по фондовым автомобилям в 1960 года Daytona 500 , когда младший Джонсон обнаружил, что он может использовать разработку в качестве стратегии, которая помогла ему преодолеть тот факт, что его Chevrolet не может идти в ногу с другими автомобилями, что позволило ему выиграть гонку. Как и Джонсон, другие водители обнаружили, что они подняли скорость, бегущую позади других автомобилей, и, когда они экспериментировали, они обнаружили, что линия автомобилей может выдержать более высокие скорости и/или использовать меньше топлива (что приводит к меньшему количеству ячеек), чем один автомобиль бег сам по себе.

В последние годы, поскольку аэродинамика становится все более важной для производительности стоковых автомобилей на «промежуточных» овальных трассах (от 1,33 до 2 миль) и суперспиндеров, не требующих ограниченных пластин (например, моторная скорость Индианаполиса ), эффект турбулентного или или или «Грязный», воздух при внимании внимания за другим автомобилем стал гораздо более похожим на то, что описано выше в гонках с открытым колесом (ситуация, описанная в кругах NASCAR, как Aero Push ), и часто упоминается в качестве основной причины снижения в количество обогонов.

Выровнять составление

Составление наиболее важна на треках ограничителей NASCAR , SuperSpeedway , Daytona International Speedway и Atlanta Motor Speedway , где пластины означают, что гораздо меньше мощности, чтобы протолкнуть большие тела через воздух. Гоночные автомобили достигают своих самых высоких скоростей на этих суперпидвидатах, поэтому аэродинамические силы являются самыми высокими, а последствия составления являются самыми сильными. Поскольку ограничительские пластины были впервые использованы в качестве защитного устройства, их эффект изменил характер составления. Транспортные средства больше не имеют достаточной реакции на лошадиные силы или дроссельная заслонка, чтобы сохранить скорость их составления при выходе из проекта; Они могут встать и выжать вперед, но не хватает ответа на прояснение машины. Это отрицает маневр Slingshot. В результате прохождение часто является результатом сотрудничества между двумя или более водителями или достигается путем отсосывания воздуха с боковой стороны проезжаемого автомобиля, методикой, называемой боковым дрэфтингом.

Удар Bump - это тактика, используемая в Талладеге и Дейтоне. Техника была первоначально популяризирована братьями Арчерщиками в серии SCCA Sportruck в конце 1980 -х годов. Он начинается как обычное составление, но следующий автомобиль подтягивается за свинцовым автомобилем и ударяется в заднюю часть его, толкая свинцовую машину вперед, чтобы сохранить импульс .

Если это сделано примерно или в неправильном положении (например, близко к вводу поворота), эта тактика может дестабилизировать обработку ведущего автомобиля, иногда вызывая аварию. Использование тактики таким образом известно как составление шлема . Из -за опасности, NASCAR попытался ограничить крепление бамперов на автомобилях, не склонно к черте, вводил «нет зон ударов» в определенных частях скоростных дорог, где эта практика распространена, и наказывали водители, которые слишком грубые в черновой черте Полем Сезон NASCAR 2010 года позволил водителям больше свободы; Шах для удара была разрешена где угодно, включая повороты.

Kyle Busch is largely responsible for a different type of bump drafting, which is now referred to as "two-car drafting" и "тандемный составление". At a 2007 test session in Talladega, he asked Ryan Newman to push him from behind, and was stunned to realize he was two seconds faster with Newman's help. На недавно проложенной Daytona International Speedway в 2011 году Буш был первым, кто понял, что углы были достаточно гладкими, чтобы позволить драфту на две машины для полной длины трассы. Во время тестовых сессий на трассе, когда Буш был подтолкнут его брата Курта своего Penske Racing товарищем по команде Брэдом Кеселовски , они пробежали на 15 миль в час быстрее, чем одиночные автомобили. Другие водители быстро поняли стратегию Буша, а в драфте с двумя автомобилями доминировал дневная стрельба Daytona 500 и Budweiser . Эта стратегия также была очень заметной в Талладеге. В 2011 году была использована тандемная составление с двумя автомобилями в размере 499 Аарона , причем многие водители составили своих собственных товарищей по команде (например, Джимми Джонсон и Дейл Эрнхардт-младший, составлены вместе, как и Джефф Гордон и Мартин ). В течение сезона 2012 года автомобили серии Sprint Cup были изменены таким образом, чтобы сделать тандем невозможным, чтобы вернуться в Pack Racing. В 2014 году NASCAR в 2014 году была запрещена NASCAR в серии Nationwide Series и Camping World Truck Series . Тандемная черта вернулась, когда NASCAR снял тарелку -ограничитель и заменил их коническими проставками, а с плоскими носами и бамперами автомобилей современного генерала 6, водители могли бы легче тандем и набрать скорость, как и в начале 2010 -х годов. After Ryan Newman's scary crash in the 2020 Daytona 500 , NASCAR made efforts to change drafting at superspeedways, where less horsepower was used: the removal of aero ducts to eliminate tandem drafting and decrease closing rates, and a smaller throttle body to lower the amount of воздух в гоночный автомобиль.

Задние дверь и гипермирование

Было известно, что некоторые водители выталкивают за другими транспортными средствами, особенно более крупными транспортными средствами, чтобы сэкономить топливо. Например, гипермилеры, использующие эту технику, могут достичь 75 миль на галлон или более (повышение эффективности определенных гибридных транспортных средств на 10%). Некоторые источники говорят, что наиболее распространенные задние двери не экономит бензин даже на скоростях автострады, потому что человек, вероятно, будет ускоряться и тормозить так часто, что любые аэродинамические сбережения теряются в результате тормозов.

На выставке Mythbusters была протестирована разработка за 18-колесным грузовиком, и результаты показали, что перемещение на 100 футов (30 м) позади грузовика повысило общую эффективность MPG на 11%. Путешествие на 10 футов (3,0 м) позади грузовика принесло 39% прирост эффективности. Additionally, on the same episode, MythBusters demonstrated that it can be very dangerous for the following car if one of the truck's tires (or their recaps ) delaminate , as the chunks of ejected rubber can be large enough to cause serious harm, even death, водителю слишком близко.

Разработчики также сталкиваются с опасностью, что, если автомобиль спереди внезапно останавливается, отреагирует немного времени. Взвод рассматривается как средство получения выгоды при одновременном повышении безопасности.

Компьютерное моделирование составления

Компьютерное моделирование ( вычислительная динамика жидкости или CFD) все чаще используется для анализа составления. Важно понимать аэродинамическое поведение автомобиля при разработке, например, если задний автомобиль находится слишком близко к переднему автомобилю, подача воздуха в его радиатор будет уменьшен, и есть возможность перегреться двигателя. Большая часть аэродинамического анализа моторных видов спорта проводится с использованием тестирования ветряных туннелей. Это становится трудным для составления случаев, хотя бы потому, что требуется очень большая ветряная туннель. CFD, своего рода виртуальная ветряная туннель, используется гоночными командами, чтобы понять производительность автомобиля во время разработки.

Гоночные игры , такие как большинство в серии Mario Kart , симулируют составление, давая игроку повышение скорости.

Составление в природе

Наблюдалось, что животные используют истинное поведение составления, напоминающие авто -гонки или езда на велосипеде. Например, известно, что карибские колючие лобстеры мигрируют в тесных однолетных «поездах омаров».

Вихрь серфинг

Vortex Surfing-это связанное явление, которое в настоящее время исследуется ВВС США для экономии топлива на дальних рейсах. The idea is to fly aircraft in the upward part of the wingtip vortex of a leading aircraft. В 2003 году НАСА заявило, что один из его испытательных самолетов F/A-18 имел 29% экономию топлива, летя в вихре DC -8 DC-8 . Полет DC-8/F-18 был исследовательским расследованием крупных пособий, вызванных виктором самолета на самолете истребителя. Самолет летал на высоте 25 000 футов с разделением около 200 футов от носа до хвоста. F/A-18 медленно перемещалось в боковом направлении, чтобы исследовать вихревые эффекты, говорится в то время НАСА. The Air Force has also tested vortex surfing with C-17s using auto pilot in 2012, and indicated a 10% fuel saving. Тесты в 2013 году дали еще большую экономию топлива.

Вихрь серфинг в природе

Канадские гуси летят в формации V

Методы кооперативной динамики жидкости, такие как составление, также встречаются в природе. Стаи гусей и некоторых других птиц летают в V-образовании , потому что вихри для крыла, создаваемые передней птицей Птицы, летящие позади, получат силу лифта от этих вихрей. Таким образом, другим птицам в стаде не нужно работать так усердно для достижения подъема. Исследования показывают, что птицы в V -образовании ставят себя примерно на оптимальное расстояние, предсказанное простым аэродинамической теорией.