Теория движения

Такая разная тяга!

Или «драфт» «сайд драфту» не брат, не друг и не товарищ.

Что такое «аэродинамический мешок» или «аэродинамическая тень» (slipstream, что, по идее, тоже нуждается в детальном объяснении), представление имеют все, кто смотрит гонки.

Как известно, за быстро движущейся машиной создается зона разрежения – воздух попросту не успевает быстро заполнить этот объем. Собственно, это и есть спутное воздушное сопротивление – большая часть сопротивления генерируется вовсе не носовой частью машины, как бы это не казалось странным.

Но это для машины, следующей в одиночестве. Если же в эту зону разрежения (а она простирается на приличное расстояние позади машины) сможет пробраться преследователь, то для него, наоборот, сопротивление уменьшается. Там же и так низкое давление. Это будто бы добавляет «лошадей» мотору (хотя, конечно, на самом деле, наоборот – воздуха-то меньше там). Так как на преодоление воздушного сопротивления тратится львиная доля мощности, даже небольшое снижение этого сопротивления (в «тени») тут же добавляет скорости преследующему.

Важный момент. Если ведущий и ведомый автомобили едут достаточно близко, образуя как бы единую длинную машину (с точки зрения набегающего потока), то некоторое снижение сопротивления испытывает и лидер! Все из-за того, что оптимальное соотношение длинны к ширине – примерно 8 к 1, тогда как у обычной машины это 4 к 1. А если плотно друг к другу едут две машины, то их общая длина составляет как раз те самые 8 к 1.

Эти и объясняется эффект «бамп-драфтинга», когда пара машин, стесывая краску друг у друга с бамперов, легко опережает «одинокий» автомобиль. У них попросту ниже воздушное сопротивление!

 

Кстати, «драфт» - давным-давно переведенный инженерный термин. И обозначает он «тягу». То есть, ту самую тягу, что в трубе у печки или вытяжки.

А вот «сайд-драфитнг» (боковая тяга) уже имеет свои особенности.

Важно!!! При боковой тяге лидирующий автомобиль испытывает повышение воздушного сопротивления!!!

  

Для изучения этого феномена обратимся к научным изысканиям Малазийского университета (Эдвин Ган, Микаэль Фонг, Йи Луон).

Проведено всестороннее исследование эффектов бокового обтекания путем изменения продольного положения и бокового интервала между замыкающим и ведущим автомобилями. Впоследствии были получены наилучшие гоночные стратегии, основанные на размещении автомобилей в конфигурациях с боковым обтеканием с учетом потенциального снижения сопротивления и возможностей обгона соответственно.

 

При изучении боковой тяги продольное положение x/L и поперечное разделение y/W между двумя транспортными средствами коррелируют с потенциальными возможностями обгона, где x обозначает продольное положение идущего сзади автомобиля в направлении потока, y обозначает поперечное разделение транспортных средств по оси y, в поперечном направлении.

На первом графике видно, что передняя часть лидирующей машины начинает испытывать большее давление воздуха, чем в свободном потоке.

На рисунке 19 представлены коэффициенты сопротивления ведущих и замыкающих автомобилей при различных продольных положениях и боковых интервалах, на рисунке 20 представразница в силах сопротивления, испытываемых ведущими и замыкающими автомобилями.

Разницу сопротивления между обоими автомобилями можно считать пропорциональной эффективности боковой тяги, где большая разница сопротивления эквивалентна более высоким потенциальным возможностям обгона.

Из графика на рисунке 19 очевидно, что замыкающий автомобиль в конфигурации боковой тяги с ведущим автомобилем заставляет последний испытывать огромные приращения сопротивления по сравнению с его движением в свободном потоке.

 

И Как известно, за быстро движущейся машиной создается зона разрежения – воздух попросту не успевает быстро заполнить этот объем. Собственно, это и есть спутное воздушное сопротивление – большая часть сопротивления генерируется вовсе не носовой частью машины, как бы это не казалось странным.

Но это для машины, следующей в одиночестве. Ес нтересно, что замыкающий автомобиль выигрывает с точки зрения аэродинамики за счет некоторого снижения сопротивления, как если бы он двигался в конфигурации «слипстрима», и, как показано на рисунке 17, имеет некоторый эффект «тени» от ведущего автомобиля.

Принимая во внимание разницу сопротивления, рисунок 20 показывает, что боковая тяга в продольных положениях между x/L = 0,50 и x/L = 0,75 (ведомый на полкорпуса позади ведущего) более эффективна.

С другой стороны, идеальный диапазон для бокового интервала составляет y/W ≤ 0,125 (менее восьмой части ширины кузова).

Наложение этих двух переменных показывает, что наилучшая конфигурация боковой тяги находится при x/L = 0,50 и y/W = 0,125, при которой ведущий автомобиль испытывает наибольшее увеличение сопротивления, а оба автомобиля обеспечивают максимальную разницу в сопротивлении, тем самым обеспечивая идущему сзади автомобилю наибольшее аэродинамическое преимущество по сравнению с ведущим автомобилем для максимальных возможностей обгона.

Результаты доказывают, что «боковая тяга» чрезвычайно полезна для задних автомобилей в повышении их возможностей обгона. Моделирование двух автомобилей в конфигурации боковой тяги показало, что передняя машина испытывает значительное увеличение сопротивления, в то время как задняя машина испытывает некоторое уменьшение сопротивления.

ПС Кстати, движение вдоль стены нельзя уподобить «боковой тяге», так как стена неподвижная и тут, скорее, нужно рассматривать некий эффект «анти-экрана», но это уже к «тяге» никак не относится.