Аэродинамический тест кузова автомобиля

Задумывались когда-нибудь о том, какой кузов автомобиля лучше с точки зрения аэродинамики ? Чтобы ответить на этот вопрос, были проведены тесты в аэродинамической трубе Дмитровского полигона, в котором участвовали три автомобиля: седан ВАЗ 2110, универсал ВАЗ 2111 и хэтчбек ВАЗ 2112.


Помните, когда мы размышляли, какой кузов автомобиля лучше ? Теперь этот же вопрос рассмотрим с точки зрения аэродинамических характеристик кузова.

Для того, чтобы результаты тестов были наиболее точными, было решено сравнивать разные типы кузовов машин одного "десятого" семейства (дизайн выполнен в одном стиле). Кроме того, все тестируемые автомобили имели одинаковую комплектацию (стальные штампованные диски, брызговики и т.д.).

Одним из важных параметров аэротрубы является коэффициент аэродинамического сопротивления Сх. Это безразмерная величина, отражающая отношение силы сопротивления воздуха движению автомобиля к силе сопротивления движению цилиндра. 
Чем меньше Cx, тем лучше проработана аэродинамика автомобиля. Для современных автомобилей Cx < 0,3.

Результаты аэродинамических тестовов ВАЗ 2110-12:

Параметры\Тип кузова	ВАЗ-2110 (седан)	ВАЗ-2111 (универсал)	ВАЗ-2112 (хэтчбек)
Площадь фронтальной проекции, м2	1,931	1,962	1,944
Сила лобового сопротивления Рх, Н	536	598	521
Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх	0,347	0,381	0,335
Подъемная сила Pz, Н	332	-33	295
Опрокидывающий момент Му, Нм	–229	21	-264
Момент крена Мх, Нм	406	661	498
Поворачивающий момент Mz, Нм	571	339	499

---

Обтекаемость седана

Аэродинамический тест седана показал, что его коэффициент аэродинамического сопротивления Сх находится между хэтчбека и универсала. Проигрывает хэтчбеку из-за небольшой зоны разрежения, возникающей над крышкой багажника, а обходит универсал из-за меньшей зона пониженного давления в задней части кузова.


Поворачивающий момент Mz у седана ВАЗ 2110 является самым большим, что говорит о том, что его устойчивость на дороге будет хуже, чем у соперников.

Параметры аэродинамических характеристик можно изменить путем установки различных аэродинамических обвесов.

---

Обтекаемость универсала

Аэродинамический тест универсала показал, что его обтекаемость заметно хуже, чем у седана. (Сх 0,347 против 0,381). Почему так ? При движении за автомобилем возникает зона разрежения, которая зависит от вертикальной задней части автомобиля. Чем больше эта часть, тем больше зона пониженного давления и тем сильнее машину оттягивает назад и увеличивает Cx.

Что интересно, на моменте проектировки универсала, дизайнеры АвтоВаза могли выбрать более удачный вариант заднего спойлера в виде дефлектора, который отсекает часть воздуха с крыши на дверь багажника. Этот дефлектор уменьшал зону разрежения, и заднее стекло становилось менее марким. Почти такой же дефлектор можно наблюдать на Volvo V70. Почему их выбор пал на более проигрышный по параметрам вариант спойлера, остается загадкой.

Благодаря большей "парусности" боковин, универсал лучше "держит дорогу" на высокой скорости, чем седан и хэтчбек. Это хорошо заметно по малому значению поворачивающего момента Mz у ВАЗ-2111.

---

Обтекаемость хэтчбека

Аэродинамический тест хэтчбека показал хорошие результаты. Сх ВАЗ 2112 оказался равным 0,335, это немного меньше, чем у седана. Секрет успеха в наклоне заднего стекла хэтчбека. Оно установлено с гораздо большим наклоном, поэтому воздух стекает с машины ровно и безотрывно. Стоит заметить, что если установить задний дворник хэтчбека в вертикальное положение, то значение Сх получится немного снизить.

Поворачивающий момент хэтчбека в большей степени зависит от угла наклона заднего стекла. Если заднее стекло будет иметь угол наклона близким к универсалу, то лобовое сопротивление такой машины будет больше, чем у седана. Примером может служить VW Golf IV. А если стекло пятой двери хэтчбека будет установлено под углом, как у ВАЗ 2112, то обтекаемость будет такой же, как у седана, или лучшей.

---

Подъемная сила кузова

На этапе проектирования модель хэтчбека имела несколько видов антикрыльев. Некоторые были совсем небольшого размера, другие же напротив имели большую площадь крыла. В серию пошла такая аэродинамическая конструкция, которая больше снижает подъемную силу. В результате чего удалось добиться того, что подъемная сила хэтчбека ВАЗ 2112 проигрывает седану ВАЗ 2110 лишь чуть-чуть.

На универсале ВАЗ 2111 действует не подъемная сала, а прижимающая. Кроме того, она хорошо распределена между передними и задними колесами. В чем причина такого успеха ?
Весь секрет в длинной крыше. Если на лобовое стекло машины пустить тонкую струйку дыма, то получим визуализацию воздушного потока. По этой струйке хорошо заметно, как протекает воздух над седаном и хэтчбеком. Сперва взметнувшись за лобовым стеклом, он огибает крышу и падает на заднее стекло. В этой дугообразной зоне над крышей автомобиля создается разрежение, как и над крылом самолета. А под днищем, напротив образуется зона повышенного давления. Эта разница давлений согласно закону Бернулли и объясняет появление подъемных сил.

Подъемная сила универсала меньше, потому что длинная крыша универсала не позволяет воздуху создать дугу воздуха, таким образом уже не образуется такой обширной зоны разрежения.

В заключении хотелось бы отметить, что полученные соотношения аэродинамических характеристик тестируемых машин можно распространять и на другие семейства автомобилей, но только если речь будет идти о седане или универсале. Практически всегда они будут иметь худшую обтекаемость и большее значение Сх, в случае с хэтчбеком однозначных выводов сделать нельзя.