مشاوره خرید خودرو
شما اینجا هستید
» » تاثير بال عقب در آيروديناميک خودرو چگونه است؟

اما اگر علم آيروديناميک امروز تا اين حد پيشرفته شده، چرا هنوز هم خودروهايي همچون هوندا سيويک تايپ R اينچنين جزئيات آيروديناميک بدنه چشمگيري دارند وقتي خودروهاي ديگر همچون 488 GTB فراري به ظاهر چيز اضافه اي روي بدنه ندارند؟ با طرح اين پرسش، مي خواهيم نگاهي موشکافانه تر به علم آيروديناميک خودرو و تحليل آن در فرايند تکامل بال عقب داشته باشيم.

نيرويي براي چسباندن خودرو به مسير
براي درک بهتر علم آيروديناميک، کافي است نگاهي به آسمان بيندازيد. همان قاعده اي که هواپيماها را در هوا نگه مي دارد، در چسباندن خودروها به سطح مسير به کار مي روند. نيمرخ قوس دار بال يک هواپيما، مسير جريان هوا را برش داده بخشي از آن را از رو و بخشي ديگر را از زير خود هدايت مي کند. از آنجايي که سطح فوقاني بال هواپيما قوس بيشتري به جريان هوا مي دهد، جريان هواي اين بخش مجبور است فاصله بيشتري را براي گذر از سطح بال طي کند و در نتيجه سرعت بيشتري بگيرد. طبق قانون برنولي (استناد به کتاب سال 1738 فيزيکدان و رياضيدان سوئيسي، دانيل بروني، به نام Hydrodynamica) هوايي که با سرعت بالاتري در جريان است، فشار کمتري به نسبت هوايي که با سرعت کمتر در جريان است، دارد. در نتيجه اين تفاوت فشار، بال ها به سمت بالا هدايت مي شوند و در اثر ايجاد نيروي رو به بالا، موقعيت هواپيما در ارتفاع حفظ مي شود.
 اين بال را که سر و ته کنيد، همين قاعده، خودرو را محکم تر به سطح مسير چسبانده، چسبندگي بيشتري به آن مي دهد. مثال بارز آن هم نيروي رو به پايين يا همان داونفورسي است که توسط يک بال عقب ثابت عادي ايجاد مي شود. با استفاده از همان ابزار شبيه سازي که خودروسازان بزرگ براي طراحي خودروهاي خود به کار مي برند، مي توانيم چگونگي ايجاد نيروي رو به پايين توسط يک بال را به تصوير بکشيم.جريان هوايي که سريع تر حرکت مي کند، ناحيه اي با فشار هواي پايين ايجاد مي کند تا نيروي رو به پايين روي بال ايجاد شود. البته پيش از نصب هرگونه بال روي خودرو بايد نواحي قرمز رنگ در لبه هاي انتهايي بال هم مد نظر قرار گيرند. متاسفانه تمامي اين نيروي رو به پايين با يک نيروي پسا نيز همراه است که خودروسازان آن را با واحدي به نام Drag Coefficient (ضريب درگ) يا به اختصار Cd مشخص مي کنند.هر چه اين ضريب پايين تر باشد، خودرو ساده تر و با زحمت کمتري جريان هواي مقابل را مي شکافد. اين ضريب بسيار مهم است چرا که بين آن و سرعت رابطه وجود دارد؛ هر چقدر سريع تر برانيد، جريان هواي مقابل با فشار بيشتري مثل يک ديوار و در روي خودرو قرار مي گيرد. اين يکي از دلايلي است که باعث مي شود بوگاتي شيرون با وجود 300 اسب بخار قدرت بيشتر به نسبت ويرون گرند اسپرت ويتس، تنها 10 کيلومتر بيشينه سرعت فراتر از آن داشته باشد.

بال و پر دادن به خودرو

Opel RAK2

خودروسازان سطوح کنترل ايروديناميک بي شماري براي ايجاد نيروي رو به پايين به کار مي برند و توضيح در مورد تمامي آنها نيازمند نگارش کتابي در باب آيروديناميک است. پس فعلا به مهم ترين آنها يعني بال هاي ثابت مي پردازيم. اولين کاربرد بال ثابت در خودرو به دهه 1930 ميلادي و RAK2 فريتز فان اوپل باز مي گردد. اين خودرو رکوردشکن براي رسيدن به مرز سرعت 237.9 کيلومتر در ساعت از 24 موشک بهره گرفت و با دانش کسب شده از صنعت هوافضا، اوپل دو بال قوس گرفته به سمت بالا در طراحي RAK2 استفاده کرد تا از بلند شدن آن از سطح زمين در سرعت هاي بالا پيشگيري کند. اما تا اواخر دهه 1960 که کولين چپمن خودروي فرمولاوان موفق خود يعني لوتوس 49 را معرفي کرد، زمان بُرد تا شاهد اولين استفاده از بال عقب ثابت در چيدماني مرسوم تر براي خودرو باشيم.
در اواسط فصل 1968 فرمولاوان، چپمن بال ارتفاع گرفته اي را مستقيما روي فنربندي عقب، به مراتب بالاتر از ارتفاع سر راننده (يا به عبارت بهتر، خارج از رد آيروديناميک خودروهاي مقابل) نصب کرد.اين مشخصه، در ابتدا برتري رقابتي قابل توجهي به لوتوس داد اما خيلي زود، به واسطه چند تصادف جدي، از استفاده آن منع شد.

ايروديناميک فعال
طبيعي است هر يک از اجزائي که نيروي رو به پايين ايجاد مي کنند، يک نيروي درگ نيز مرتبط با خود خواهند داشت. پس چطور مي شود بهترين بهره ممکن را از آيروديناميک برد. به اين شکل که بر سر پيچ ها نيروي رو به پايين لازم را داشته باشيم، بدون ايجاد هيچ گونه نيروي پسا در مسيرهاي مستقيم؟ اينجاست که وارد صحنه آيروديناميک فعال مي شويم. مثال بارز آيروديناميک فعال، بال عقبي است که در دل سطوح بدنه مخفي است و تنها در هنگام نياز مثلا در سر پيچ ها و يا در سرعت هاي بالا، براي ايجاد چسبندگي بيشتر خودرو به مسير، بالا مي آيد. اين فرآيند توسط ستون هاي هيدروليک انجام مي شود و بسته به عملکرد مورد نظر، موقعيت و شکل متفاوتي به بال عقب مي دهد.
براي نمونه بال عقب مک لارن P1 در حالت سواري Race در بالاترين ارتفاع خود و تهاجم يترين زاويه ممکن قرار مي گيرد که همين P1 را در پيچيدن هاي بسيار سريع نيز به خوبي به سطح مسير مي چسباند. همين بال عقب مي تواند با تغيير زاويه به شکلي تقريبا عمودي، نقش يک ترمز هوايي را نيز در تزمزگيري هاي شديد ايفا کند. پيشينه اين نوع فناوري آيروديناميک را مي توان تا شاپارل 2E سال 1966 دنبال کرد. اين خودرو مسابقه اي داراي بال عقب بزرگي بود که قابليت تغيير حالت براي ايجاد داونفورس کمتر يا بيشتر، بسته به نياز راننده بود. نيسان به فاصله 2 سال با R381 فاتح گرندپري، اين فناوري را ارتقا داد. البته با اين تفاوت که بال عقب را به دو قسمت تقسيم کرد تا امکان ايجاد نيروي رو به پايين متغير روي چرخ عقب داخل پيچ و بيرون پيچ وجود داشته باشد.

بال يا اسپويلر
هر جزء آيروديناميکي که پشت يک خودرو نصب مي شود، يک بال عقب حقيقي نيست. بيشتر از بال عقب کاربرد اسپويلرها که هم از نظر شکل و هم از نظر عملکرد متفاوت از بال عقب هستند در خودروهاي مدرن و امروزي مرسوم است. مهم ترين بخش بال عقب، سطح زيرين قوس دار آن است؛ يعني جايي که بيشترين تفاوت فشار هوا ايجاد مي شود. اسپويلرها که البته در عاميانه، از آنها به عنوان بال عقب نيز ياد مي شود، فاقد اين بخش زيرين هستند و صرفا جريان هوا را در سرعت هاي بالا، به شکلي بهينه تر از قسمت عقب خودرو هدايت کرده، مانع اغتشاش هواي مزاحم و پس کشنده در اين قسمت مي شوند. نمونه بارز اسپويلرهاي مدرن نيز اسپويلر سه تکه پورشه پانامرا توربو 2017 است که به شکلي جالب، ابتدا از دل صندوق بالا آمده سپس باز مي شود.
وقتي مي گوييم مهم ترين بخش بال عقب خودرو در ايجاد نيروي رو به پايين، سطح زيرين آن است، با يک ايراد اساسي نيز مواجه مي شويم چرا که اکثرا با دو ستون به خودرو متصل هستند که به دليل اختلال در جريان هواي زير سطح بال مي توانند تا يک سوم تاثيرپذيري عملکردي بال را کاهش دهند. به همين دليل است که در برخي ابرخودروها پايه هاي اتصال بال به خودرو، به سطح فوقاني آن وصل هستند. نمونه بارز اين طراحي نيز بال عقب کونيگزگ One:1 است.

فناوري روز آيروديناميک
آيروديناميک مدرن به قدري پيشرفت کرده که مي توان بدون اضافه کردن الحاقات بزرگ به بدنه، داونفورس کافي را براي يک خودرو ايجاد کرد، مثل فراري 488 GTB که بدون هيچ گونه سطوح کمکي اضافه شده روي بدنه، تا 50 درصد بيشتر از مدلي که جايگزينش شده (458 ايتاليا) نيروي رو به پايين ايجاد مي کند. اين مهم به لطف نوآوري هاي آيروديناميکي همچون دريچه هواي کار شده در انتهاي درپوش موتور، موسوم به Blown Spoiler که جريان هواي روي خودرو را از روي سطح درپوش موتور و دريچه انتهايي آن تا خروجي هواي کار شده در قسمت عقب هدايت مي کند ميسر شده است.
اين مشخصه به نوعي يک اسپويلر داخلي در دل بدنه ايجاد کرده که امکان ايجاد يک قوس مناسب در سطح زيرين آن را به طراحان فراري داده است و در کنار آن، از مزيتي به نام پديده ونتوري نيز بهره مي برد. اين پديده هنگامي اتفاق مي افتد که جريان هوا با هدايت به يک محيط کم حجم تر، شتاب بيشتري مي گيرد. در واقع با ترکيب اين دو مزيت، Blown Spoiler فراري 458 GTB عملکردي بهتر از يک بال عقب ثابت دارد.

آينده فناوري آيروديناميک
آنچه که خوانديد، مختصري بود در باب سطوح کنترلي ثابت و تکامل آنها از بال عقب ثابت تا آيروديناميک فعال. اما آينده فناوري آيروديناميک چه خواهد بود؟ يک پاسخ مي تواند کنترل جريان هوا با تحريک پلاسما باشد؛ ايده اي که فعلا در مرحله تحقيق و توسعه است اما پتانسيل بسيار بالايي براي استفاده در ابرخودروهاي فوق عملکردي دارد. ايده کلي هم اين است که فقط زماني که چسبندگي اضافي مورد نياز است، کنترلگرهاي پلاسما فعال مي شوند. در واقع اجزاي الکترونيک جا شده در دل بدنه که به خودي خود تاثيري در جريان هواي اطراف بدنه ندارند، مي توانند بدون نياز به هيچ گونه عضو الصاقي متحرک، شکل و مسير اين جريان هوا را تغيير دهند.
روند کار به اين ترتيب است که جريان متناوب با ولتاژ بالا از بين دو الکترون عبور داده مي شود تا پلاسماي دماي پايين ايجاد شود. اين پلاسما مي تواند مولکول هاي هوايي که از روي يک سطح مي گذرند را يونيزه کرده، جريان عبوري را شتاب دهد.
اين نوع فناوري برخلاف بال هاي مرسوم مي تواند بدون ايجاد درگ و اغتشاش هوا، داونفورس خودرو را به شکل محسوسي افزايش دهد. کافي است هنگام نياز به چسبندگي بيشتر به مسير، کنترلگرهاي جريان پلاسما فعال شوند و وقتي که نيازي نيست، غيرفعال شوند. حتي هنگام فعال بودن نيز اين مکانيسم، نيروي پساي به مراتب کمتري به نسبت بال ها و اسپويلرهاي ثابت يا فعال ايجاد مي کنند چرا که فاقد هرگونه عضو متحرک يا سطح فيزيکي بازدارنده يا مزاحم است.مک لارن خودرو فومولاوان مفهومي خود، MF4-X را بر پايه اين فناوري طراحي کرده و ارگان هايي همچون ناسا هم توجه ويژه اي به اين فناوري دارند اما تا عملياتي شدن آن، مخصوصا روي خودروهاي عملکرد محور و ابرخودروها، زمان بسياري باقي است چرا که در حال حاضر با ولتاژهاي بسيار بالايي کار مي کند که مناسب و بهينه براي يک خودرو امروزي نيست.

جهت اطلاع از شرایط فروش اقساطی خودرو در تلگرام اینجا کلیک نمایید


شما هم می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید

کامل کردن گزینه های ستاره دار (*) الزامی است -
آدرس پست الکترونیکی شما محفوظ بوده و نمایش داده نخواهد شد -

ارسال نظر

نام:*
ایمیل:*
متن نظر:
کد را وارد کنید: *
عکس خوانده نمی شود
 

اخبار خودرو | درباره ما | آخرین نظرات | تبلیغات | تماس با ما