АНТИКРЫЛО

Автомобильная аэродинамика
Все мы неоднократно видели на спортивных машинах такие аэродинамические детали, как дефлекторы, сплиттеры, диффузоры и антикрылья. И это не говоря уже о полных аэрокитах. Все это, как известно, помогает улучшить динамические характеристики машины. Но как именно помогает?

Почему автоспортсмены и их команды тратят кучу времени и сил на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками? Чтобы понять все это, нужно сначала коснуться общих принципов аэродинамики.
Подъемная и прижимная силы
В зависимости от формы, любой объект, движущийся сквозь воздух, будет всегда либо подниматься вверх, либо наоборот, прижиматься к земле. Силы, действующие на него в этих случаях, известны как подъемная и, соответственно, прижимная. Большинство машин благодаря форме кузова при езде склонны к подъему и отрыву от земли. Причину этого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли. Эффект Бернулли состоит как раз в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.

Когда машина движется куда-то, она непрерывно "бомбардируется" воздушными молекулами. Столкнувшись с машиной "лоб в лоб", воздух стремится переместиться в какое-нибудь другое место. Тут возможны два варианта: либо воздушный поток обтекает машину сверху, либо он перемещается вниз, под ее днище. Возможно, вы подумаете, что так как над машиной, грубо говоря, больше пространства, давление на ее крышу должно быть выше. Но это не так. При езде давление над машиной ниже, чем под ней, благодаря как раз эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше. Поэтому при наборе скорости машина все сильнее стремится "взлететь" – ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.

Аэродинамика в автоспорте

Если машина все время хочет оторваться от дороги, ни о каком сцеплении шин с поверхностью и речи быть не может. Значит, с подъемной силой нужно как-то бороться, иначе о каких высоких скоростях, прохождениях поворотов и прочем можно говорить? Плохая аэродинамика вызывает, например, потерю времени на кольце, и если вы хотите победить, с ней нужно считаться всерьез.

Рассмотрим конкретный пример - Volkswagen Beetle 2000 года выпуска. Стоковый Beetle на скорости в 200 км/ч поднимается вверх с силой около 1 кДж (или около 1.35 л.с. в секунду). Если учесть, что он весит около 1224 кг, можно сказать, что на этой скорости около 25% его веса пытается оторваться от земли. А теперь представьте себе модифицированный для гонок Beetle. Как вы думаете, 25-процентная потеря сцепления с дорогой в поворотах – это хорошая идея для получения главного приза?

Способ борьбы с подъемной силой прост – нужно генерировать силу прижимную. Для этого и нужны многочисленные аэрозапчасти – уже перечисленные нами дефлекторы, сплиттеры, диффузоры и так далее. Только как же их правильно применить?

Какие аэродетали лучше всего подойдут к моей машине?

Аэродинамическая составляющая тюнинга так же важна, как и все остальные его составляющие, и вносит свою немалую роль в повышении мощности машины. Давайте рассмотрим подробнее самые распространенные типы компоновки автомобилей, и наиболее подходящие к ним аэродетали.

Переднемоторная компоновка с приводом на переднюю ось (FF)

У этого типа машин вся мощность сосредоточена впереди. Для предотвращения потери сцепления шин с дорожным покрытием здесь можно использовать передний сплиттер ("губу" на бампер) и дефлекторы – тоже на передний бампер. Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. Таким образом, потери мощности уменьшатся.
Среднемоторная компоновка с приводом на заднюю ось (MR)

Центр тяжести у таких машин расположен очень близко к их центру, а значит, перед здесь более "легкий". Это вызывает такой эффект, как избыточная поворачиваемость или очень резкий занос задней оси. Чтобы как-то сбалансировать это не всегда желаемое поведение машины, аэро-гуру также советуют усилить аэродинамическими деталями перед машины.

Однако и заднюю часть автомобиля можно украсить некоторыми новыми элементами. К их числу относят антикрылья, спойлеры и диффузоры. Они создают прижимную силу на задней оси, что особенно полезно для следующих типов машин:

Переднемоторная компоновка с приводом на переднюю ось (FF)

Как уже писалось выше, мощность и вес у такого рода машин сконцентрированы впереди. Следовательно, зад получается довольно легким, и для достижения баланса его нужно "нагрузить". Для этого и ставят задние спойлеры и антикрылья на багажник.

Переднемоторная компоновка с приводом на заднюю ось (FR)

У машин с такой компоновкой мощность приходится на задние колеса. Чтобы эта мощность не пропадала зря, то есть колеса были всегда сцеплены с дорогой, здесь тоже нужна прижимная сила. Как и в предыдущем пункте, для этого понадобятся антикрыло либо спойлер.

Насколько важна высота антикрыла?
Мы все любим смеяться над стрит-рейсерами, громоздящими на свои машины безумно высокие "скамейки". На машинах, эксплуатирующихся только в городе, они и правда смотрятся смешно. А вот на треке – зачастую вовсе нет, потому что высокое антикрыло расположено в зоне "чистого воздуха".

"Чистый воздух" – это, в общих чертах, область воздушного потока, который ровно обтекает движущуюся машину. Двигаясь вперед, автомобиль как бы "замещает" собой некий объем воздуха. Впереди кузова образуется область повышенного давления, так как он при движении "сжимает" молекулы воздуха перед собой. А вот сзади давление как раз понижено, так как, "заместив" собой некоторый объем молекул воздуха и сжав их впереди, машины оставляет разреженное пространство сзади. Позади кузова получается в итоге некоторый вакуум (не совсем полный, конечно). А вот уже над "вакуумом" пролегает зона "чистого воздуха", который его обтекает.

Антикрыло может создать прижимную силу только в том случае, если на него воздействует поток воздуха. Само собой, в "вакууме" это маловероятно. Поэтому антикрыло и выносят повыше, иначе от него не будет никакой пользы. Теперь возникает другой вопрос: как выбрать оптимальную высоту антикрыла? А вот это уже зависит от типа кузова вашей машины.
Купе и лифтбэки/фастбэки

аднее стекло на этом типе кузовов обычно "сбегает" вниз под довольно небольшим углом. Такая конструкция разрабатывалась для уменьшения лобового сопротивления и описанного выше явления "вакуума" сзади. Здесь хорошо будут работать антикрылья высотой от средних до больших величин.

Седаны

Поскольку у седанов угол расположения заднего стекла к земле довольно крутой, эффект вакуума сзади проявляется здесь намного сильнее, чем у купе. Это означает, что низкие антикрылья точно не достанут до зоны "чистого воздуха". Лучший выход из ситуации – разместить антикрыло на багажнике как можно выше.

Хэтчбэки и универсалы

У хэтчбэков и универсалов есть одна общая проблема – отсутствие багажника, по крайней мере, в том же виде, что у седанов и купе. Куда же прикручивать спойлер? К счастью, благодаря форме кузова этих двух классов машин поток "чистого воздуха" проходит прямо над их крышей. Так что, поставив спойлер на крышу сзади, можно добиться нужного эффекта.

Что такое диффузор?
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом о том, что это за выступы под задним бампером и зачем они нужны? Это диффузор, и он нужен для того, чтобы совместно с другими аэродеталями создавать дополнительную прижимную силу. Параллельные "каналы", которые образовывает диффузор, помогают потоку воздуха из-под днища быстрее перемещаться в нужном направлении – а именно назад, в зону "вакуума". В сочетании с антикрылом диффузор формирует более благоприятные воздушные потоки и повышает скорость машины и ее аэродинамические показатели.
Как работает спойлер? Как перевернутое вверх дном крыло самолета. Тогда как работает крыло? Возникновение подъемной силы достаточно сложный процесс, поэтому остановимся на основных принципиальных моментах.

Быстро движущийся поток воздуха создает большее давление на ту сторону предмета, где скорость потока ниже. Для проверки этого зажмите между пальцев 2 листа бумаги так, чтобы расстояние между ними было несколько сантиметров, и подуйте в промежуток. Листы начнут сходиться вопреки ожиданиям. Это происходит оттого, что поток воздуха создает низкое давление между листами, заставляя их сближаться.
Установка одного заднего спойлера без других аэродинамических элементов бесполезна.

Итак, для создания подъемной или прижимной силы скорость потока воздуха с одной стороны предмета должны быть больше, чем с другой. Для создания необходимой прижимной силы используют 2 спойлера. Величина воздействия воздуха возрастает с повышением угла атаки аэродинамических элементов, но при этом увеличивается сопротивление движению вперед.

Типичная форма автомобиля такова, что, как и в случае с крылом самолета, воздух проходит больший путь через крышу. Открытый на скорости люк усугубляет проблему еще больше. У любого обычного автомобиля, едущего на большой скорости теряется сцепление с дорогой. У авто с установленным только задним спойлером на высоких скоростях передняя ось будет разгружаться. Сцепление с дорогой управляемых колес станет опасно малым.
Для увеличения воздействия потока воздуха на переднюю ось на бампер устанавливают специальную “юбку”. С ее помощью также можно контролировать количество воздуха, проходящее под машиной. При установке аэродинамических элементов необходимо помнить, что они снижают максимальную скорость авто и увеличивают расход топлива

Лучшими спойлерами являются регулируемые, имеющие возможность быть настроенными под определенные дорожные условия. Например, медленная дорога с большим количеством поворотов требует иные настройки, чем скоростной трэк с длинными прямыми. Для повышения эффективности спойлеры также регулируются по высоте. Вертикальные плоскости увеличивают устойчивость на скоростных прямых.
Боковые “юбки” улучшают процесс прохождения воздуха под машиной. Поток движется быстрее, уменьшая подъемную силу.