Сила и мощность сопротивления воздуха

При движении действие силы сопротивления воздуха обусловлено перемещением частиц воздуха и их трением о поверхность кабины и кузова автомобиля. Если он движется при отсутствии ветра, то сила сопротивления воздуха:

(3.8)

где k_в – коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴;

F_a – лобовая площадь автомобиля, м²;

ν – скорость автомобиля, м/с.

При наличии ветра выражение (3.8) будет иметь вид: .

При этом скорость ветра ν_в будет иметь знак «+» при встречном ветре, а знак «–» будет учитываться при попутном ветре.

Коэффициент сопротивления воздуха зависит от типа автомобиля, его габаритов, формы и качества поверхности кузова. Он определяется экспериментально при продувке в аэродинамической трубе макета (или прототипа) автомобиля и примерно имеет значения в следующих пределах: (0,2–0,35) – для легковых автомобилей; (0,35–0,4) – для автобусов; (0,6–0,7) – для грузовых автомобилей.

При наличии прицепов сопротивление воздуха увеличивается, так как возрастает наружная поверхность взаимодействия с воздушной средой, и возникают завихрения воздуха между тягачом и прицепами. При этом каждый прицеп вызывает увеличение коэффициента сопротивления воздуха в среднем на 15...25 %.

Лобовая площадь автомобиля зависит от его типа. Приближенное значение лобовой площади автомобилей в м² можно вычислить по зависимости для грузовых автомобилей (автобусов) и легковых автомобилей соответственно:

(3.9)

где В – колея колес автомобиля, м;

H_а – наибольшая высота автомобиля, м;

В_a – наибольшая ширина автомобиля, м.

Мощность в кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха при отсутствии ветра и при наличии ветра соответственно:

(3.10)