Коэффициенты обтекаемости современных легковых автомобилей

<4 5 678 9 10 >

с_х	Модели легковых автомобилей (год начала выпуска)
0,26	Мерседес-Бенц С 240 (2000 г.), Тойота «Приус» (2003 г.) Опель «Калибра» (1991 г.)
0,27	Мерседес-Бенц S 320 (1998 г.), Фольксваген «Пассат» V6 (1999 г.)
0,28	Пежо 607 (1999 г.), Фиат «Темпра» (1991 г.)
0,29	Мазда 626 (1992 г.), Лексус 400 (1999 г.), Опель «Вектра» (1995 г.) Альфа-Ромео 155 (1992 г.), БМВ 750 (2001 г.), БМВ 850 (1990 г.) Форд «Мондео» (1999 г.), Ауди 100 (1992 г.)
0,30	Хонда «Легенд» (1991 г.), Ситроен «Ксантия» (1994 г.) Фиат «Уно» (1994 г.), Ровер «Витесс» (1993 г.), Ауди 80 (1995 г.)
0,31	Альфа-Ромео 164 (1990 г), Фиат «Типо» (1988 г.), Рено 19 (1991 г.) Ситроен ZX (1993 г.), Лянча «Каппа» (1995 г.)
0,32	Порше 968 (1992 г.), Опель «Астра» (1993 г.), Феррари 348 (1990 г.) Мерседес-Бенц 190Е (1996 г.), Ниссан «Максима» (1995 г.) Ауди 200 Турбо (1994 г.), БМВ 535 (1996 г.), LADA PRIORA (2005 г.)
0,33	БМВ 735 (1995 г.), Форд «Скорпио» (1986 г.), Ситроен GX (1988 г.) Субару «Легаси» (1995 г.), Порше 911 «Каррера-4» (1996 г.)
0,34	Рено «Эспас» (1992 г.), Хонда «Прелюд» (1992 г.) СААБ 9000 (1993 г.), Феррари Ф40 (1986 г.), ВАЗ-2110 (1995 г.) Порше 928 (1994 г.), Ситроен ХМ (1993 г.)
0,35	Мицубиси «Галант» (1989 г.), БМВ 325 (1993 г.) , Фиат «Дукато» (1995 г.) Москвич –2141 (1987 г.), Хендэ «Лантра» (1991 г)
0,36	Альфа-Ромео 33 (1984 г.), Шкода «Фаворит» (1990 г.) Ягуар XJ6 (1990 г.), Мазда 121 (1993 г.)
0,37	ЗАЗ-1102 (1988 г.), Ситроен СХ (1984 г.)
0,38	ВАЗ –2108 (1986 г.), Фиат «Регата» (1984 г.), Taтра 87 (1939 г.)

Для грузовых автомобилей коэффициент с_х охватывает очень широкий диапазон значений: от 0,45-0,65 для автомобилей бескапотной компоновки с плавными обтекаемыми линиями кабины, практически без уступа переходящими в закрытый тентом кузов или грузовой фургон (примером может служить ГАЗ-3302 «Газель»), до 0,7-0,95 для капотных грузовиков и угловатых бескапотников типа отечественного трехосного грузовика КамАЗ. Аналогичная картина наблюдается и у автобусов: есть очень хорошие с позиций аэродинамики конструкции, у которых коэффициент обтекаемости не превышает величины 0,5-0,6 (как правило, это туристические и междугородные лайнеры, рассчитанные для движения со скоростями 100-120 км/ч), но есть автобусы, особенно городские, у которых из-за угловатой формы с_х = 0,75-0,85 , но и максимальная скорость движения не более 80 км/ч.

В расчетах тягово-скоростных свойств автомобилей иногда используется не коэффициент обтекаемости с_х, а коэффициент сопротивления воздуха k_в = 0,5 с_х r_в , который имеет размерность Н• с² / м⁴ . Соответственно выражение для силы сопротивления воздуха принимает вид

F_wx = k_в А_х V_wx² . (49)

Для удобства сравнительной оценки аэродинамических качеств автомобилей часто используется понятие «фактор обтекаемости» W_в (размерность Н• с² / м² ), который определяется соотношениями

W_в = k_в А_х = 0,5 с_х r_в А_х . (50)

Входящая в выражения (48), (49) и (50) площадь «миделева сечения» А_х может быть определена из технической документации на автомобиль, а при ее отсутствии вычислена достаточно точно с использованием упрощенной формулы

А_х = a_п В_г Н_г , (51)

где a_п – коэффициент полноты сечения (для легковых автомобилей a_п = 0,75-0,8 ; для грузовых машин с открытыми кузовами a_п= 0,7-0,8 ; для грузовых фургонов и автобусов a_п = 0,8-0,95); В_г – габаритная ширина автомобиля, м ; Н_г– габаритная высота автомобиля, м .

Коэффициенты обтекаемости автомобилей с прицепами на 15-30% больше, чем у аналогичных одиночных автомобилей. Это объясняется мощными завихрениями и дополнительной площадью избыточного фронтального давления воздуха в зоне между тягачом и прицепом. Уменьшение мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, достигается за счет применения дополнительных устройств, улучшающих организацию воздушных потоков (дефлекторы, обтекатели и т.п., см. рис.19). С этой точки зрения благоприятным также является уменьшение длины сцепной зоны между тягачем и прицепом.

Сила сопротивления поступательному разгону. Это сила F_jx ,являющаяся результатом противодействия инерции массы автомобиля изменению скорости его движения. Величина указанной силы

F_jx = m_a a_x = m_a dV_a / dt , (52)

где m_a = G_a / g – масса автомобиля; а_х = dV_a / dt – ускорение поступательного движения автомобиля; V_a – скорость поступательного движения автомобиля.

В зависимости от того, возрастает скорость движения автомобиля или уменьшается, направление действия этой силы также изменяется, так как меняется направление ускорения а_х и соответственно меняется его знак.

Сила сопротивления со стороны прицепа (продольная сила на сцепном устройстве). Эта сила ( F_cx ) прикладывается к буксирному крюку параллельно поверхности дороги ивключает те же составляющие, указанные ранее применительно к автомобилю: силу сопротивления качению прицепа, силу сопротивления движению прицепа на подъем, силу сопротивления воздуха для прицепа, силу сопротивления разгону прицепа. Эти силы, за исключением силы сопротивления воздуха, определяются по тем же формулам, что и соответствующие силы сопротивления движению автомобиля, только вместо силы тяжести автомобиля G_a нужно подставлять силу тяжести прицепа G_пр . Сила сопротивления воздуха движению прицепа обычно составляет 0,2-0,3 силы сопротивления воздуха автомобилю-тягачу. Таким образом

F_c_х = f G_пр ± a G_пр + (0,2¸0,3)F_wx + m_пр dV_a / dt + (SJ_кп Е_кп) /r_дп =

= G_пр[f ± a + (dV_a / dt ) /g ] + (0,2¸0,3)F_wx+ (SJ_кп Е_кп) /r_дп , (53)

где m_пр – масса прицепа; J_кп – момент инерции колеса прицепа; Е_кп – угловое ускорение колеса прицепа, Е_кп= (dV_a / dt) /r_кп ; r_кп – радиус качения колеса прицепа; r_дп - динамический радиус колеса прицепа.

В общем случае тяговое дышло прицепа располагается под углом bк плоскости дороги, поэтому непосредственно в нем будет действовать сила F_c= F_cx / сosb . В итоге сцепное устройство (буксирный крюк) нагружено горизонтальной силой F_cx и вертикальной силой F_cz = F_csinb= F_cx tgb . Наличие этих сил влияет на опорные реакции дороги на колеса тягача, а также на такие качества автопоезда, как проходимость, устойчивость на поворотах, тормозные характеристики.

При расчетах тягово-скоростных свойств автопоезда обычно рассматривают силы, действующие на автопоезд в целом. Для этого в формулы (38), (40), (42), (44), (45) и (52) просто подставляют вместо силы тяжести автомобиля G_a силу тяжести автопоезда G_ап .