Они позволяют придать внешнему виду машины агрессивности и спортивности. Кроме того, благодаря таким обвесам повышаются ходовые характеристики авто (улучшается управляемость на высоких скоростях). Основные детали обвеса - это спойлер и антикрыло. В целях улучшения аэродинамических характеристик могут также использоваться профилированные бампера (передние/задние) и панели днища.
Все элементы обвеса выполняют конкретные функции. К примеру, обвес порогов отводит боковые завихрения при движении, задний обвес позволяет избежать завихрений воздушных масс за автомобилем и так далее. Вне зависимости от функций отдельных элементов, все они объединены одной задачей - повысить аэродинамичность авто.
Что такое аэродинамичность автомобиля
Когда автомобиль двигается со скоростью более 140 километров в час, за ним образуется так называемая турбулентная зона. Она представляет собой те самые беспорядочные завихрения воздуха, которые мешают управлению машины. При движении обтекание внешней поверхности авто осуществляется по 3 сторонам: сверху, а также по бокам. В нижней части (там, где находится днище) потоки воздуха сталкиваются с выступающими деталями, поэтому проходят с завихрениями.
В такой ситуации под днищем машины и в отсеке с образуется избыточное давление. За счёт этого авто приподнимается, поскольку прижимная сила снижается. Соответственно, уменьшается сцепление колёс с дорожным покрытием, что негативно сказывается на управляемости автомобиля. Элементы аэродинамического обвеса (спойлер и антикрыло) призваны избежать подобной проблемы. Рассмотрим каждый из них по отдельности.
Видеосюжет об аэродинамическом обвесе автомобиля:
Спойлер
Термином «спойлер» обозначают не только элемент обвеса авто. Это название также применяется для устройств, которые позволяют изменить динамику самолёта. Однако принцип их работы совершенно противоположный.
Стоит отметить, что спойлер стоит устанавливать на машину лишь тем автолюбителям, которые привыкли ездить на высоких скоростях. В таком случае элемент обвеса позволит обезопасить езду. В остальных ситуациях устанавливать его нет смысла - разве что в качестве украшения, подражая . Элемент работает эффективно только при езде на скорости более девяноста километров в час.
Функции спойлера
Основное предназначение этого элемента обвеса - это изменение направления воздушного потока, который «набегает» на автомобиль. Благодаря этому становится возможным улучшение управляемости и топлива. Кроме того, спойлер позволяет значительно уменьшить загрязнения на заднем стекле авто.
Кому-то это может показаться странным, но эффективнее всего использовать спойлер на грузовых машинах. Закрыв часть фургона над водительской кабиной с помощью обтекателя, можно достичь снижения расхода топлива на четверть. Установка таких элементов осуществляется в соответствии с потребностями автомобилиста - в зависимости от желаемого эффекта.
Установка спойлера
Элементы аэродинамического обвеса могут устанавливаться:
- на переднюю часть автомобиля (дополнение к бамперу) для повышения прижимной силы при движении и улучшения управляемости переднеприводного авто;
- боковые части в зоне порогов для увеличения общей степени сопротивления набегающему воздушному потоку и для его разрежения под днищем машины (это позволяет авто сильнее прижиматься к дорожному полотну и лучше поддаваться управлению);
- место перехода крыши автомобиля в пятую дверь (на хэтчбек и универсал) для уменьшения загрязнения задних стёкол;
- багажник заднеприводного авто для повышения характеристик управляемости.
Непосредственную установку спойлера лучше доверить профессионалам. Элемент прикрепляют с помощью шурупов, саморезов или двухстороннего скотча - это зависит от места его установки. Основная задача мастера - установить спойлер под определённым углом к оси машины. Крепить устройство необходимо максимально надёжно, поскольку соседние авто могут повредить или оторвать его при езде.
Даже самый хороший спойлер при неправильной установке может стать причиной . Может уменьшится подъёмная сила автомобиля. Кроме того, если перегрузить одну ось и разгрузить другую, это существенно снизит управляемость машины и на низких скоростях.
Передний спойлер
Отдельно следует упомянуть о таком элементе аэродинамического обвеса, как передний спойлер. Он крепится под передним бампером и выполняет функцию «поднятия» воздуха (направляет потоки вверх). В некоторых случаях спойлеры конструируются таким образом, чтобы направлять воздух в область радиатора и тормозных дисков. Машина, снижая давление, буквально «засасывает» воздушные потоки в вентиляционные отверстия. Подобный эффект автомобилисты называют «присосаться к дороге». За счёт него становится возможным лучше управлять автомобилем.
Однако у такого эффекта есть существенный недостаток. Если авто немного подбросит вверх, оно может потерять управляемость. Гонщики дали своё название и этому негативному моменту - Ground-effect.
Спойлер на крыше
Спойлер, установленный на крыше автомобиля, выполняет функцию «разбивания» потоков воздуха. Это предотвращает образование завихрений позади машины, благодаря плавному закрытию воздушного коридора. Уменьшение этих завихрений, в свою очередь, позволяет снизить лобовое сопротивление авто.
Такой спойлер может быть регулируемым. Для этого он оснащается специальной рукояткой. Подобные элементы обычно используются для . Благодаря рукоятке водитель получает возможность выбирать высоту элемента в соответствии с высотой прицепа, даже если последний применяется только для одной поездки.
Спойлер заднего бампера
Спойлер бампера - это хоть и маленький, но заслуживающий внимания элемент аэродинамического обвеса. Нет смысла использовать его отдельно. Однако в сумме с другими деталями он может оказать существенный эффект на аэродинамические характеристики автомобиля.
Эта часть обвеса устанавливается на область заднего бампера и позволяет бороться с подъёмной силой, действующей на автомобиль. За счёт «прижимания» автомобиля к дороге улучшается его управляемость. Кроме того, спойлер заднего выглядит красиво, поэтому используется в качестве украшения.
Антикрыло
Важнейшим элементом аэродинамического обвеса авто является антикрыло. По своей конструкции оно очень похоже на крыло самолёта, только оно перевёрнутое. Ещё одно отличие - это то, что этот элемент не поднимает машину в воздух, а наоборот, прижимает её к поверхности дороги. Чем выше скорость и чем больше площадь антикрыла - тем сильнее этот эффект.
Правильно установленное антикрыло влияет на аэродинамические характеристики на пятьдесят процентов, если сравнивать его с другими элементами. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля оно должно иметь соответствующие размеры - не слишком маленькие, но и не чересчур большие. Кроме того, оно не может быть расположено слишком близко к кузову. В противном случае антикрыло либо будет выполнять функции обыкновенного спойлера, либо вообще окажется бесполезным.
Недостатки антикрыльев
Этот элемент обладает существенным недостатком. Если двигаться на высокой скорости, нагрузка на колёса будет расти. Соответственно, будут увеличиваться механические потери для их качения. Более того, антикрыло способно создать дополнительное аэродинамическое сопротивление, которое будет только расти с увеличением скорости.
Ещё раз скажем, что очень важно правильно подобрать форму элемента и корректно его установить. В противном случае антикрыло будет тормозить автомобиль. Это, в свою очередь, приведёт к перерасходу топлива.
Второстепенные элементы влияния на аэродинамичность авто
Существуют элементы, которые не имеют отношения к обвесу, но также могут повлиять на аэродинамические характеристики автомобиля. Среди них:
- дефлекторы;
- открытые окна;
- зеркала заднего вида;
- приоткрытый люк;
- дополнительные световые приборы на крыше (в особенности сильное влияние отмечается у внедорожников).
Видео об установке спойлера:
Напоследок ещё раз напомним, что использование аэродинамического обвеса ощущается лишь на высоких скоростях. Поэтому подобный тюнинг будет иметь функциональность только при езде по скоростным шоссе. На спокойных дорогах в городских условиях он будет выступать только в роли элемента стайлинга.
Во-первых, необходимо понимать разницу между спойлером и крылом. Спойлеры чаще всего располагаются ближе к кузову автомобиля и помогают тормозить поток воздуха. Крылья размещаются гораздо выше и посредством своей аэродинамики создают прижимную силу. Крылья напоминают самолетные, только перевернутые вверх ногами. Как же тогда работают крылья самолета?
Сейчас возьмем сложный вопрос и разъясним ответ на него доступным языком. Конечно же, необходимо учесть множество сложных параметров, но сейчас мы говорим об основных принципах конструкции крыла и спойлера и рассматриваем только то, какие преимущества они дают характеристикам автомобиля. Если объяснить в упрощенной форме, то быстро движущийся воздух создает силу, когда противоположная сторона объекта замедляет воздух.
Для проверки этой теории возьмите два листа бумаги и держите их кончиками пальцев таким образом, чтобы расстояние между ними было около 1 дюйма. Затем подуйте в этот промежуток, и вы увидите, что листы притягиваются друг к другу. И это не то, чего вы ожидали увидеть. Быстро движущийся воздух создает в промежутке между листами область низкого давления, из-за этого листы и притягиваются друг к другу.
Одно крыло или спойлер, установленные на задней части машины, не улучшат ее характеристик, хотя автомобиль определенно будет выглядеть круче. Чтобы создать подъемную или прижимную силу, нужно, чтобы воздух с одной стороны аэродинамической поверхности двигался быстрее, чем с другой, создавая силу, направленную в сторону более быстрого потока. Конечно, вы вряд ли захотите установить на свою машину крылья от самолета, поэтому для создания прижимной силы мы используем простой двухэтажный воздушный тормоз.
Значение угла атаки или отклонения оказывает влияние на величину получаемой прижимной силы. Чем больше угол, тем больше будет прижимная сила, но за это придется платить большим сопротивлением. В большинстве крыльев используются две расположенные под углом поверхности, создающие две ступени торможения, направляя воздух над крылом по более короткому пути.
Размышляя о принципе работы спойлеров и конструкции крыла, необходимо отметить, что воздух должен проходить больший путь вдоль одной стороны крыла. Для этого нужно либо увеличить площадь одной из сторон, либо размещать препятствие на другой стороне для торможения потока воздуха. Это приводит нас к необходимости учитывать геометрию всего корпуса автомобиля и то, какое влияние она оказывает на прижимную/подъемную силу.
Если вы посмотрите на типичную форму кузова автомобиля, то увидите, что воздух будет двигаться быстрее и пройдет большее расстояние вдоль верхней части автомобиля. И это приводит к появлению подъемной силы. Открытие люка на крыше на большой скорости может еще больше усугубить ситуацию. Поэтому стандартный автомобиль при движении с гоночными скоростями становится нестабильным и опасно быстро теряет сцепление с дорожным полотном и управляемость.
Вследствие эффекта Коанда после отклонения поток воздуха продолжит проходить вдоль отражающей поверхности до конца спойлера. Это можно сравнить с перемещением потока жидкости или газа вдоль поверхности, если поднести бок чашки под струю воды: обратите внимание, что произойдет с потоком после того, как он сорвется с кривого бока чашки. Сейчас мы уже начинаем понимать, что простая установка спойлера на багажник автомобиля не имеет никакого отношения к изменению аэродинамики.
Представьте себе, что автомобиль это качели, при нажатии на заднюю часть которых передняя будет слегка подниматься. После установки спойлера на багажник на высоких скоростях передняя часть автомобиля будет становиться легче. Для переднеприводной машины это очень нежелательно, да и заднеприводным автомобилем все еще нужно управлять, поэтому ослабление сцепления с дорогой при подъеме передней части также нежелательно.
Для борьбы с подъемом передней части можно использовать передние делители, переднюю и заднюю юбки, которые создают прижимную силу и управляют потоком воздуха, проходящим под автомобилем. Когда вы начнете перенаправлять поток воздуха поверх автомобиля, вы получите эффект торможения, снижающий скорость и экономичность езды, так что есть очень тонкая грань между эффективной и неэффективной конструкцией спойлера и крыла.
Иногда на гонках Формулы 1 и других автомобильных соревнованиях вы могли видеть зрелищные аварии, когда автомобиль поднимался в воздух на кочке, а спойлеры только помогали машине взлететь и разбиться. В некоторых машинах создается прижимная сила, превышающая их вес, что дает возможность двигаться вверх ногами по крыше туннеля (если не задумываться о том, как туда попасть).
Лучшие крылья регулируемые, дающие водителю возможность корректировать их характеристики в зависимости от дорожных условий. Так, на медленной трассе с большим числом поворотов потребуется настройка, сильно отличающаяся от подходящей для быстрого трека с длинными прямыми. Также они устанавливаются высоко над багажником, чтобы задействовать воздух, обтекающий автомобиль сверху. Вертикальные предкрылки на спойлере увеличивают стабильность автомобиля на прямой, часто их можно увидеть на спойлерах для мотоциклов.
Боковые юбки и обшивки ускоряют поток воздуха, проходящий под машиной, и улучшают устойчивость на поворотах. Для лучшего эффекта рекомендуется не просто открыть каталог аксессуаров и заказать спойлер с красивыми наклейками. Вместо этого пойдите к спортивному механику и получите заднее крыло, подходящее для вашего автомобиля и ваших требований. Бесполезно устанавливать только один задний спойлер, так как это только усилит шум при движении. Нужны подходящие юбки и модернизация днища автомобиля с целью создания дополнительной прижимной силы.
Крылья начинают создавать заметную прижимную силу на скорости около 80 км в час, но до достижения 110 км в час они практически не улучшают управляемость автомобиля. Спойлеры могут снизить аэродинамическое сопротивление вашей машины, но не намного лучше, чем просто дизайнерские улучшения.
Подводя итоги, отметим, что спойлер предназначен для торможения потока воздуха. Автомобиль из-за своей аэродинамической формы (путь воздуха поверх машины гораздо длиннее, чем под ней, как и у крыла) создает подъемную силу в задней части кузова, а спойлер тормозит поток воздуха, уменьшая подъем. Спойлер не создает прижимной силы, он просто уменьшает подъем. Крыло же, установленное высоко и создающее прижимную силу, помогает улучшить сцеплеие с дорогой и управляемость автомобиля на больших скоростях.
Нередко на проезжающих мимо автомобилях приходится видеть установленный на крышку багажника спойлер, или как его еще называют антикрыло. Наверняка, вы задавились вопросом, для чего нужен этот спойлер, исполняет ли он какую-либо функцию, или это просто декоративный кузовной элемент и устанавливается в соответствии с предпочтениями владельца автомобиля? Именно на этот вопрос мы и попытаемся вам ответить в данной статье.
Две функции спойлера
Спойлеры могут устанавливаться на автомобиль как заводом-изготовителем, так и уже самим владельцем автомобиля. Как ни странно, но автомобильный спойлер имеет 2 назначения – функциональное и декоративное. В первом случае, спойлер буквально прижимает заднюю часть автомобиля к земле, когда тот движется на высокой скорости. В результате действия такой силы, автомобиль лучше держит дорогу, имеет полное сцепление колес с дорожным покрытием. Во втором случае, некоторые автомобили действительно гораздо лучше смотрятся с установленным антикрылом. Именно поэтому сам изготовитель предлагает автомобили с уже установленным антикрылом.
Исходя из всего сказанного можно сделать вывод, что существуют 2 вида автомобильных спойлеров: те, которые действительно работают, оказывают свое влияние на управляемость (но зачастую такие спойлеры выглядят очень неаккуратно, громоздко) и те, которые созданы как декорация (они более красивые, но никакой функциональной полезности не несут).
Спойлер в действии
Очень часто спойлер устанавливается на спортивные автомобили, цель которых – движение на немыслимых скоростях. При скорости свыше 100 км/час, воздушный поток, заполняя пространство, которое рассекает автомобиль, создает позади машины вихри, что, в свою очередь, приводит к снижению устойчивости автомобиля. Спойлер, как аэродинамический элемент, удерживает автомобиль рассекая воздушные вихри, не дает им раскачивать автомобиль. Однако во многих ситуациях, особенно, если автомобиль заднеприводный и, если он способен двигаться очень быстро, установка одного лишь заднего спойлера дает небольшой эффект в улучшении управляемости, напротив, при ведущей задней оси и установленным спойлером, приподнимается передок автомобиля, в результате чего машина будет гораздо хуже реагировать на поворот руля.. Кроме этого, значительно вырастает и расход топлива автомобиля.
Чтобы избежать потери управляемости на заднеприводном автомобиле, специалисты рекомендуют ставить 2 спойлера – один на крышку багажника, второй – на переднюю часть автомобиля. В простонародье передний спойлер называется обвес, функция его аналогична функциям заднего спойлера.
Недостатки спойлеров
Так как спойлер, по сути, оказывает прижимную силу, можно говорить о том, что в результате этого уменьшается дорожный просвет автомобиля, а при нынешнем состоянии наших дорог это весьма ощутимый недостаток. Во-вторых, в современных автомобилях заднее стекло имеет не слишком хороший обзор, так вот спойлер делает этот обзор еще менее удобным. Наконец, недостатком является и финансовая сторона: установка спойлеров в специализированных мастерских стоит весьма не дешево, а заниматься этой процедурой самостоятельно далеко не каждому под силу.
Исходя из всего сказанного, можно сделать вывод, что есть спойлеры, которые предназначены для повышения устойчивости автомобиля, а есть чисто декоративные. В любом случае, если вы преследуете хоть одну, хоть другую цель, вполне имеет смысл установить на свой автомобиль данный элемент. Во всяком случае, вреда от него точно не будет.
Своим появлением в «гражданской» жизни, автомобильный спойлер обязан любителям тюнинга, а также тем, кто жаждал улучшить динамические свойства своего автомобиля, при этом кардинально изменить его внешность. На сегодняшний день, под понятием спойлер, принято подразумевать также дополнительные элементы обвеса автомобильного кузова, которые, так или иначе, предназначены для изменения характеристик и направления воздушного потока.
На сегодняшний день спойлер, как и прежде, выполняет вышеуказанные две основные функции, а его популярность только возрастает. Однако нужен ли он вашему «четырехколесному другу», решать только вам, но сначала вам необходимо определится с целью его установки, а также уточнить, не навредит ли он вашему автомобилю.
Правильный выбор спойлера способен в какой-то степени повлиять на аэродинамику кузова вашего автомобиля в лучшую сторону, более того, являясь также украшением, спойлер способен неплохо украсить внешний вид вашего «стального коня».
Другими словами, такой элемент тюнинга, как спойлер поможет автомобилю обрести повышенную степень устойчивости на дороге, а также обеспечит хорошую управляемость на большой скорости. Спойлер позволяет автомобилю более спокойно проходить повороты, исключив вероятность его преждевременного заноса.
Иногда, именно благодаря спойлеру, сокращается попадание на стекла автомобиля различного рода грязи и воды, ввиду того, что меняется характеристика воздушного потока, которая действует на машину, когда она движется.
Специалистами было установлено, что спойлер «включается в работу» на скорости примерно 80-90 километров в час. Такая скорость позволяет спойлеру выполнять поставленные перед ним задачи. Для достижения оптимального управления и повышения устойчивости автомобиля, ему необходима определенная нагрузка на заднюю и переднюю часть кузова машины.
Передний спойлер (обвес)
Виной всему особенность конструкции автомобиля, дело в том, что во время его движения образуется аэродинамическая сила, заставляющая переднюю часть автомобиля приподниматься над дорогой, что в конечном итоге приводит к ухудшению управляемости, из-за недостаточного сцепления колес с дорожным покрытием. Альтернативой решения этой проблемы иногда становится применение переднего спойлера, который уменьшает поток воздуха, который проходит под автомобилем. Подобную функцию способен выполнять также и задний спойлер, его целесообразно применять на автомобиле, имеющего задний привод, что в итоге позволяет обеспечить воздействие прижимной аэродинамической силы именно на заднюю ось, обеспечивая лучший контакт колес с дорожным покрытием.
В принципе, для любого автомобиля в независимости от типа привода, появление дополнительной прижимающей нагрузки, при помощи воздушного потока, позволяет увеличить эффективность торможения. Прекрасно справляются с этой задачей и боковые спойлеры, именуемые иногда «расширителями порогов». Для того чтобы уменьшить фронтальное сопротивление кузова воздушному потоку, устанавливают передние спойлеры - наклонных обтекателей.
При помощи спойлеров, которые способны менять направление воздушного потока или его завихрение, можно избавиться от загрязнений задней части кузова, а также лобового стекла. Но это при условии, что спойлер вы установите правильно, подобрав при этом необходимый угол установки, к слову, такая работа под силу разве что профессионалам.
Поэтому, выбирая спойлер, учитывайте спецификацию и функциональное предназначение каждого вида, это позволит вам определиться с необходимостью установки этого элемента тюнинга как такового, а также поможет вам быстрее сделать правильный выбор.
Маленькие магазинчики узкой специализации, которые торгуют автозапчастями, а также авторынки, могут предложить вам довольно низкую цену за «неплохой с виду» экземпляр, однако 80% такого рода продукции никакой, кроме как украшать ваш автомобиль, функции выполнять не будут, потому что просто не способны на это.
Отдайте предпочтение более качественным моделям, имеющих соответствующую стоимость. В таком случае вы не выбросите свои деньги «в окно», поскольку фирменные спойлеры обладают всеми надлежащими качествами и способны действительно «работать» на благо вашего авто, а не попросту удовлетворять вашу эстетическую потребность в красоте. По этому критерию также необходимо осуществлять и установку спойлера, поверьте, от профессионализма мастера зависит очень много, в первую очередь степень его полезности на вашем автомобиле.
Отдельным вопросом хочу поднять тему определения с материалом, из которого сделан спойлер. Большая часть современных спойлеров производятся из пластика. Существуют также более дорогие аналоги, выполненные из карбона. Что такое карбон объяснять не буду, отмечу только, что модели из этого материала пользуются большим спросом ввиду своей прочности и оригинальности, они имеют хорошее качество, при этом отличаются довольно высокой стоимостью. Не редко можно встретить алюминиевые модели, которые помогают придать своему автомобилю неповторимости и большей привлекательности в сравнение с пластмассовыми собратьями.
Существенным недостатком пластикового спойлера является, сравнительно небольшой срок службы. Прямые солнечные лучи и различная «дорожная химия» пагубно влияют на такие модели спойлеров. Это по большому счету касается представителей из стеклопластика, так как именно из него изготавливается основная масса «рыночных подделок. Исключением в этом вопросе можно считать так называемый пластик АБС, который отличается своей прекрасной практичностью.
Вопрос выбора модели в принципе — личное дело каждого и, как правило, зависит от финансовых возможностей личных предпочтений владельца автомобиля. Основная масса спойлеров имеет довольно привлекательный спортивный, а иногда и агрессивный вид. Спойлер способен подчеркнуть стиль и принадлежность автомобиля к тому или иному классу, а также дополнить дизайн внешнего вида практически любого авто.
Приняв во внимание вышеприведенные основные моменты, которые объясняют назначение такого устройства, как спойлер и его возможности, вы непременно сделаете правильный обдуманный выбор, а благодаря профессиональной консультации специалистов тюнинг-ателье, которые занимаются их установкой, вы станете счастливым обладателем оригинального и стильного авто.
ОГЭ 2018 Физика Часть 1 Задание 20
Прочитайте текст и выполните задания 20-22.
Антикрыло
Рассмотрим движение жидкости в трубе переменного сечения (рис. 1). В широких частях трубы жидкость должна течь медленнее, чем в узких, так как количество жидкости, протекающей за одинаковые промежутки времени, одинаково для всех сечений трубы. Давление же внутри жидкости, которое измеряется с помощью манометрических трубок, ведёт себя обратным образом: давление жидкости больше там, где скорость движения жидкости меньше, и наоборот. Эта зависимость между скоростью жидкости и её давлением известна в физике как закон Бернулли. Закон Бернулли справедлив для жидкостей и газов.
Для увеличения прижимной силы, придавливающей автомобиль к дорожному покрытию, используется специальное приспособление – антикрыло. Рассмотрим сначала крыло симметричного профиля, установленное строго горизонтально (рис. 2а). В этом случае набегающие на него струйки воздуха будут огибать его совершенно одинаково и давление воздуха под и над крылом будет тоже одинаковым.
Теперь установим крыло под углом к потоку (рис. 2б). Скорость движения воздушного потока под нижней поверхностью крыла становится больше скорости над верхней поверхностью. Соответственно, давление воздуха на верхнюю поверхность крыла будет больше, чем давление на нижнюю поверхность. Из-за образовавшейся разности давлений возникает аэродинамическая сила(рис. 2б), вертикальная составляющая которой называется прижимной силой, а горизонтальная составляющая – силой лобового сопротивления.
Прижимная сила антикрыла возникает благодаря тому, что
