Совершенствование аэродинамики грузовика

Форма грузового автомобиля, как и формы скоростных легковых автомобилей, должна соответствовать требованиям аэродинамики. Современные грузовики и грузовые автопоезда в полностью груженом состоянии способны двигаться со скоростями 80-90 км/ч, а на автострадах развивают даже 110-120 км/ч. С учетом того, что площадь миделева сечения у грузовика с кузовом типа «фургон» может достигать 7-9 м² , что в 3-4 раза превышает соответствующий параметр легковых автомобилей, затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха у них весьма существенные.

Наименование		Уменьшение	Снижение расходов топлива, %
Серийная кабина		0,86	-	-
Серийная кабина с установленным на крыше обтекателем		0,65	-24,4	-7,6
Серийная кабина с обтекателем и боковой обтекатель шасси		0,63	-27	-8,2
Кабина улучшенной формы, закрытое обтекателями пространство между кабиной и фургоном-полуприцепом		0,48	-44	-12,9
Теоретическая модель		0,4	-53	-15

Рис.16. Результаты исследований концерна ИВЕКО по аэродинамике

большегрузного (полная масса 44 т) автопоезда

Интересны результаты аэродинамических исследований автомобильного концерна ИВЕКО, полученные при испытаниях большой модели грузового автопоезда полной массой 44 т, состоящего из тягача и полуприцепа-фургона .

В стандартном варианте (тягач с прямоугольной кабиной и прямо-угольный фургон полуприцепа) получено среднее значение коэффициента обтекаемости 0,86 (рис.16, а). При движении такого автопоезда со скоростью 90 км/ч на ведущие колеса тягача необходимо подводить мощность порядка 215 кВт, т.е., с учетом потерь в трансмиссии и под капотом, мощность двигателя должна быть 260 кВт (354 л.с.). При установке обтекателя на кабину тягача удалось уменьшить с_х до 0,65 (рис.16, б ) , в этом случае при движении с такой же скоростью потребуется подводить на ведущие колеса 197 кВт, соответственно от двигателя потребуются 238 кВт (324 л.с.) мощности, или на 8,5 % меньше. Дальнейшего небольшого улучшения обтекаемости (с_х = 0,63) удалось получить при установке на тягаче фартуков-экранов между передними и задними колесами (см. рис.16, в). Наилучший результат (с_х = 0,48 ) был получен при установке новой кабины с сильно наклоненным ветровым стеклом и скругленными кромками (оптимальная величина радиуса скругления 150 мм), а также за счет опускания нижней линии боковины фургона вниз до уровня нижней кромки кабины и перекрытия пространства между кабиной и полуприцепом-фургоном гибкими обтекателями (рис.16,г). У такого автопоезда при скорости движения 90 км/ч потребуется подводить на ведущие колеса только 183 кВт, соответственно двигатель должен будет развивать мощность около 221 кВт (300,5 л.с.), т.е. уже на 15% меньше, чем в исходном варианте. Экономия расхода топлива составит 5-6 л на 100 км пробега [9].

Необходимо отметить, что коэффициент обтекаемости с_х = 0,48 еще не предел для грузового автомобиля. В 1985 году на автосалоне в Токио концерн «Мицубиси» демонстрировал опытный образец перспективного грузовика «Фусо МТ-90Х» грузоподъемностью 11 т с кузовом типа «фургон» (рис.17), у которого величина этого коэффициента была доведена до уровня легковых автомобилей и в своем минимуме составила, как было официально заявлено, всего 0,38 (об этом говорит и соответствующая надпись на кузове фургона).

Рис.17. Опытный образец грузового автомобиля-фургона «Фусо МТ-90 Х»

(коэффициент обтекаемости с_х = 0,38; колесная формула 6х4 ;

грузоподъемность 11 т ; двигатель – дизель; максимальная мощность

двигателя 260 кВт; максимальная скорость автомобиля 100 км/ч)

Видно, что в этом случае дизайнеры постарались использовать все ре- комендации, вытекающие из аэродинамических исследований. Передок маши- ны имеет максимально скругленные боковые части, ветровое стекло стоит под углом 30^о к вертикали, обеспечен плавный переход от него к крыше кабины, которая без уступа переходит в крышу грузового фургона (точно так же, без уступа, боковины кабины переходит в боковины фургона). Обеспечен минимальный зазор между задней стенкой кабины и передней стенкой фургона. Развитый передний спойлер ограничивает прохождение воздушного потока снизу автомобиля, уменьшая дополнительное сопротивление от выступающих деталей подвесок и узлов трансмиссии. Этой же цели служит применение сзади односкатных колес. Не забыты и такие «мелочи», как обтекаемые колпаки колес, убирающиеся при движении подножки кабины, боковые аэродинамические фартуки-экраны (см. рис.17).

Накопленный опыт отечественных и зарубежных аэродинамических ис- следований грузовых автомобилей позволяет сделать ряд рекомендаций по совершенствованию формы этих обычно угловатых из-за специфики грузовых платформ транспортных средств. Как уже отмечалось ранее, прежде всего надо заниматься правильным оформлением с точки зрения аэродинамики передней части автомобиля (включая кабину). Этот вывод лишний раз подтвердила «ГАЗель» (ГАЗ-3302), плавные, почти каплеобразные очертания передка кабины которой в сочетании с тем, что борта кузова практически не выступают за ее габариты, обеспечили получение хорошей обтекаемости (с_х = 0,52-0,55 в зависимости от оснащения грузовой платформы). Возможно дальнейшее уменьшение с_х «ГАЗели», оснащенной тентом грузовой платформы, за счет небольшого обтекателя на крыше кабины. Еще лучший результат получится, если есть возможность опустить переднюю кромку тента до уровня крыши кабины и обеспечить постепенное снижение высоты его расположения по мере приближения к заднему борту кузова, имитируя кривизну идеально обтекаемой капли (снижение на длине кузова «ГАЗели» ГАЗ-3302 должно быть в пределах 0,3-0,4 м, на длине кузова ГАЗ-3307 – примерно 0,5-0,6 м ) [9].

У грузовиков, имеющих относительно узкие кабины и сильно высту- пающие за ее габариты борта грузовой платформы, положительный эффект дадут соответствующие обтекатели на боковых панелях кабины (снижение величины с_х при этом составит 4-7 %). Заметное улучшение аэродинамических качеств происходит, если закрывать пустой или частично загруженный кузов, натягивая плотный брезент или тентовую ткань сверху на борта, так как задний борт при незаполненном кузове становится мощным воздушным тормозом. В такой ситуации возможно получить снижение с_х на 5-14% [9]. Еще лучше, если передний борт грузовой платформы выполнить по форме, показанной на рис.18. Тогда закрепленный на бортах брезент сформирует некоторое подобие верхней части идеально обтекаемого тела. При этом очень важным в обоих случаях является следующее обстоятельство – крепление брезента на переднем борту не должно допустить задувания внутрь потоков воздуха. Как вариант, исключающий действие заднего борта незаполненного кузова в роли воздушного тормоза, можно предложить конструкторам подумать о разработке решетчатой или другой воздухопроницаемой конструкции этого элемента грузовой платформы.

	а) б) Рис.19. Комплект устройств для улучшения аэродинамики автопоезда: а – тягач с прицепом; б – тягач с полуприцепом

На рис.19 представлены возможные варианты аэродинамических уст-ройств для автомобилей-тягачей и оптимизаторы форм грузовых фургонов, которые рекомендуются для использования при совершенствовании аэродина-мики грузовых прицепных и седельных автопоездов (устройства и откорректи-рованные формы выделены черным цветом). Исследования показывают, что комплексное применение таких элементов коррекции аэродинамики формы автопоезда снижает его суммарное сопротивление обтеканию встречными воздушными потоками на 30-40% [ 10 ].