OGE 2018 Fyzika 1. časť Úloha 20
Prečítajte si text a dokončite úlohy 20-22.
Krídlo
Uvažujme pohyb kvapaliny v potrubí s premenlivým prierezom (obr. 1). V širokých častiach potrubia by mala kvapalina prúdiť pomalšie ako v úzkych častiach, pretože množstvo kvapaliny prúdiacej v rovnakých časových úsekoch je rovnaké pre všetky časti potrubia. Tlak vo vnútri kvapaliny, ktorý sa meria pomocou tlakových trubíc, sa správa opačne: tlak kvapaliny je väčší tam, kde je rýchlosť kvapaliny nižšia, a naopak. Tento vzťah medzi rýchlosťou tekutiny a jej tlakom je vo fyzike známy ako Bernoulliho zákon. Bernoulliho zákon platí pre kvapaliny a plyny.
Na zvýšenie prítlaku, ktorý tlačí auto na povrch vozovky, sa používa špeciálne zariadenie - krídlo. Uvažujme najskôr krídlo so symetrickým profilom, inštalované striktne horizontálne (obr. 2a). V tomto prípade sa prúdy vzduchu prúdiace k nemu budú ohýbať okolo neho úplne rovnako a tlak vzduchu pod a nad krídlom bude tiež rovnaký.
Teraz nainštalujeme krídlo pod uhlom k prúdeniu (obr. 2b). Rýchlosť prúdenia vzduchu pod spodným povrchom krídla je väčšia ako rýchlosť nad horným povrchom. V súlade s tým bude tlak vzduchu na hornom povrchu krídla väčší ako tlak na spodnom povrchu. V dôsledku výsledného tlakového rozdielu, aerodynamická sila(obr. 2b), ktorého vertikálna zložka je tzv prítlak a horizontálna zložka je ťahová sila.
Prítlak krídla vzniká v dôsledku toho, že
Kapitola 7: Aerodynamika
Aerodynamika je dôležitá, to vie asi každý. Najmä keď jazdíte rýchlo.
Ak nie ste presvedčení, že aerodynamika dnes hrá hlavnú úlohu v automobilových pretekoch, prevádzkujte svoje auto bez karosérie. Rozdiel si všimnete.
Ale bohužiaľ, základná fyzika a matematika sú veľmi zložité. Preto sa v tejto kapitole pokúsim vysvetliť základné aerodynamické efekty pomocou niekoľkých príkladov zo života a množstva obrázkov.
7.1 Odolnosť
Všimli ste si niekedy, ako sa v priebehu rokov autá začali čoraz viac podobať na dámske holiace strojčeky? S hladkými povrchmi a zaoblenými hranami. V minulosti mali autá agresívne chladiče, ostré hrany, špicaté nosy a chvosty, viacnásobné antény s kockami, zadné plutvy a rôzne ozdoby nalepené všade.
Nasledujúce obrázky ilustrujú môj názor:
 |
||
 |
||
 |
||
 |
||
Dôvodom celého tohto vývoja je, že čokoľvek ostré alebo hranaté vytvára odpor a odpor spomaľuje auto.
Je známe, že tvar kvapky je najlepší, je to tvar, ktorý vytvára najmenší odpor. Nedávny výskum ukázal, že tvar tučniaka je ešte lepší. vážne. Zvláštnosťou je však toto: vzduch sa pohybuje efektívnejšie pozdĺž tupých predmetov, zaoblenie povrchov umožňuje vzduchu obtekať predmet bez toho, aby sa rozbil na malé víry.
V podstate všetko, čo je ostré alebo vyčnieva, vytvára víry (víry sú hlučné predmety, podobne ako keď splachujete záchod). A to absorbuje energiu, pretože vzduch sa teraz kĺže voči sebe, ako aj voči sebe vonkajší povrch tvoje auto. Energia, ktorá sa stráca trením, sa môže použiť na zrýchlenie vášho auta.
 |
||
Odpor by ste mohli rozdeliť na dve zložky, odpor zo zvýšeného predného tlaku a odpor zo zadného podtlaku. Je to celkom jednoduché, pretože na to, aby sa auto mohlo pohybovať vzduchom, musí najprv dostať vzduch zo svojej dráhy a potom, keď auto prejde, vzduch sa musí vrátiť späť, aby zaplnil „prázdno“.
Keď sa auto pohybuje vzduchom, predná časť auta naráža na vzduchovú hmotu a čiastočne ju stláča. Výsledkom je zvýšený tlak na prednú plochu auta. A ako by si mal každý pamätať z kurzu elementárnej fyziky, tlak krát plocha sa rovná sile. Preto sa tlak vzduchu vynásobený prednou plochou vozidla rovná aerodynamickej sile. Motor, alebo motor, musí prekonať túto silu, takže sa buď pohybujete pomalšie, alebo použijete viac sily.
 |
||
Čím väčšia je plocha auta pri pohľade spredu, tým väčší odpor vytvorí.
Preto, ak zmenšíte prednú plochu svojho auta, vytvorí sa menší odpor. Len to nepreháňajte ako títo chlapci:
 |
||
S ohľadom na to, ak môžete namontovať puzdro o niekoľko milimetrov nižšie bez toho, aby ste porušili pravidlá, bolo by rozumné to urobiť. Aj to je jeden z dôvodov, prečo si Alfa Romeo 156 vedie lepšie ako Dodge Stratus na dlhých, veľkých a vysokorýchlostných tratiach. Strecha „Stratus“ je veľmi široká, čo zväčšuje jeho prednú plochu a tým vytvára väčší odpor.
Existuje však aj druhá zložka, ktorá často chýba. Keď ide auto rýchlosťou, veľa sa za ním deje.
 |
||
Môžem uviesť 2 príklady z reálneho života. V prvom rade, všimli ste si niekedy, že autá používané v pretekoch 24 hodín Le Mans majú vždy prepracované zadné časti?
 |
||
 |
||
 |
||
Dôvod je celkom zrejmý, okruh v Le Mans má extrémne dlhé rovné úseky a tieto autá dokážu dosahovať veľmi vysoké rýchlosti. A keďže ide o 24-hodinové preteky, dôležitá je aj účinnosť a spotreba paliva.
Absurdne dlhé zadné časti zaisťujú, že vzduch za autom sa plynule zbieha bez toho, aby sa rozpadal na veľké víry alebo sa oddeľoval od povrchu auta.
Príklad číslo 2 je použitie spojlerov (alebo krídel) na mnohých moderných cestné autá. Najmä na autách typu hatchback. Spojler znižuje odpor elimináciou malých vírov pozdĺž zadného skla.
 |
||
 |
||
Rozdiel medzi spojlerom a krídlom: spojler je pripevnený ku karosérii a je viac-menej jej súčasťou, zatiaľ čo krídlo je samostatný prvok, ktorý sa zvyčajne nachádza nad karosériou a má bočné nárazníky.
Možno stačia príklady v plnom rozsahu, tento článok je viac zameraný na modely áut. Zoberme si karosérie Dodge Stratus a Alfa Romeo 156.
|
|
|
|
|
|
 |
||
Nos Alfy je trochu šikmý, predná časť čelné sklo a strecha sú úzke a umiestnené relatívne ďaleko vzadu. Zadná časť sa ohýba dovnútra a ku koncu sa dosť zužuje.
Nos "Stratus" je veľmi tupý, predný Čelné sklo obrovský, dobre naklonený a umiestnený priamo nad stredom auta. Zadná časť je veľmi veľká a hranatá.
Z hľadiska odporu to znamená, že Alfa má výraznú výhodu. Jeho predná plocha je menšia a zadný koniec viac pripomínajú autá z Le Mans, o ktorých sme hovorili predtým. To je čiastočne dôvod, prečo na veľkých, vysokorýchlostných tratiach bude Alfa tou najlepšou voľbou.
Pri porovnaní týchto dvoch telies sú ešte ďalšie problémy, najmä v oblasti prítlaku.
7.2 Prítlak
Ďalším aerodynamickým problémom je prítlak. Prítlak je skvelý vynález, umožňuje vám získať väčšiu priľnavosť kolies bez toho, aby ste auto zaťažili. Inými slovami: zákrutami prejdete rýchlejšie. Jedinou nevýhodou je, že väčší prítlak znamená aj väčší odpor.
7.2.1 Vytváranie prítlaku
Existujú dva spôsoby, ako vysvetliť prítlak, jeden jednoduchý a jeden zložitý.
Skúsme najprv jednoduchú metódu. Spojlery, krídla, naklonené nosy - všetky „tlačia“ vzduch nahor. Vzduch sa tlačí hore, auto sa tlačí dole. Akcia rovná sa reakcia. Čím väčšia je plocha a čím je naklonená, tým väčší je vytvorený prítlak.
 |
||
Teraz poďme ku komplexnému vysvetleniu.
 |
||
Spôsob, akým fungujú skutočné, tvarované krídla, je v podstate rovnaký ako bežné krídla, ale je obrátený. Krídlo lietadla vytvára vztlak, krídlo auta vytvára záporný vztlak, čo je len ozdobné slovo pre prítlak. Tento zdvih (alebo negatívny zdvih) je spôsobený rozdielom tlaku na oboch stranách krídla. A ako bolo vysvetlené vyššie, tlak krát plocha sa rovná sile. Takže väčší tlakový rozdiel alebo väčšie krídlo sú spôsoby, ako zvýšiť prítlak.
Ale ako sa robí rozdiel v tlaku? Ak sa pozriete pozorne na obrázky, uvidíte, že horná strana krídla je relatívne rovná, zatiaľ čo spodná strana je zakrivená. To znamená, že vzduch, ktorý prechádza cez krídlo, sa pohybuje relatívne priamou dráhou, ktorá je krátka. Vzduch pod krídlom musí sledovať krivku, a preto cestovať na väčšiu vzdialenosť. Existuje Bernoulliho zákon, ktorý hovorí, že celkové množstvo energie v objeme kvapaliny musí zostať konštantné (pokiaľ ju nezohrejete alebo nevystavíte uzavretý objem nejakej forme mechanická práca). Ak predpokladáte, že vzduch sa príliš nepohybuje nahor a nadol, potom to príde na toto: ak sa vzduch (alebo tekutina) zrýchľuje, jeho tlak klesá. Z energetického hľadiska to dáva zmysel: ak je potrebná väčšia energia na udržanie rýchlosti častíc, potom je k dispozícii menej energie na vykonanie práce vyvíjania tlaku na povrch.
Stručne povedané: na druhej strane, vzduch musí prejsť väčšiu vzdialenosť za rovnaký čas, čo znamená, že sa musí zrýchliť, čo znamená, že jeho tlak sa zníži. Väčší tlak na hornú stranu krídla a menší na spodnú stranu vedie k sile smerom dole. Toto je prítlak.
Ak teda chcete vedieť, že nejaké telo produkuje prítlak, hľadajte niečo šikmé alebo v tvare krídla (spiatočka).
7.2.2 Stred tlaku (C.P.)
Ale je to oveľa zložitejšie ako len vysoký a nízky prítlak. Existuje takzvané centrum tlaku. Rovnako ako rozloženie hmotnosti existuje aj rozloženie prítlaku. Alebo rozloženie tlaku, podľa toho, čo je vám jasnejšie.
Začnime ťažiskom a ťažiskom (alebo ťažiskom).
Ťažisko je pomyselný bod, v ktorom by sa mohla sústrediť celá hmota vozidla. Ak teda spočítate hmotnosti všetkých komponentov auta a ich polohy, vyjde vám ťažisko alebo ťažisko. Výhodou je, že teraz môžete predstierať, že namiesto gravitácie pôsobiacej na každú časť auta pôsobí na ťažisko len jedna gravitačná sila rovnajúca sa hmotnosti auta.
To isté platí pre centrum tlaku. Namiesto toho, aby vzduch vyvíjal tlak v celej karosérii auta, môžete to všetko pridať dohromady a získať jedinú aerodynamickú silu pôsobiacu na stred tlaku. Táto sila zvyčajne pôsobí smerom nadol (prítlak) a dozadu (ťahanie).
Môžete si teda vytvoriť počítačovú simuláciu karosérie vášho auta, vložiť ju do nejakého aerodynamického simulátora a určiť ťažisko vášho auta. Buď to, alebo sa len kriticky pozrite na svoje auto, snažte sa určiť, kde je centrum tlaku (CP) vo vzťahu k ťažisku, a pracujte odtiaľ.
Myslím, že tu je potrebný príklad. Príklad číslo jeden: badmintonový loptička. Približne 95 % hmoty loptičky sa nachádza v kupolovitej korkovej špičke. Preto je zrejmé, že CG sa nachádza blízko vrcholu.
|
|
Ale z aerodynamického hľadiska, ak premýšľate o tom, kde sa vytvára tlak, bude to väčšinou vzadu, kde sú umiestnené vzpery sedadiel. Vytvárajú veľkú plochu a vytláčajú vzduch do strán, keď loptička letí vzduchom. Preto je stred tlaku (CP) niekde blízko peria, relatívne ďaleko vzadu.
Teraz, keď zasiahnete raketoplán raketou, takmer okamžite sa prevráti, aby letel špičkou ako prvý. Prečo sa to deje?
Najprv musíte pochopiť tento malý kúsok základnej fyziky:
Nasledujúci diagram by mal objasniť, ako sú dve rovnaké, ale opačné sily, ktoré nepôsobia na rovnakej priamke, ekvivalentné krútiacemu momentu.
 |
||
V našom prípade to znamená, že pokiaľ ťažisko nie je umiestnené priamo pred stredom tlaku (CP), bude sa to snažiť napraviť krútiaci moment. Čím väčšie sú dve sily alebo čím väčšia je vzdialenosť medzi stredom tlaku (CP) a CG, tým väčší je krútiaci moment.
 |
||
Ako aplikovaná na loptičku, sila z vašej rakety pôsobí v ťažisku smerom od vás a aerodynamická sila, v tomto prípade čistý odpor, pôsobí v centre tlaku (CP) smerom k vám. Ak CG nie je priamo pred stredom tlaku (CP), bude existovať krútiaci moment, ktorý to napraví. Poloha CG pred centrom tlaku je najstabilnejšia a najprirodzenejšia poloha.
Na obrázku sa predpokladá, že loptička sa pohybuje smerom k ľavej strane obrazovky.
 |
||
To isté sa deje so šípkovou šípkou. Jeho hmota sa sústreďuje okolo špicatého hrotu, takže CG je opäť vpredu. A centrum tlaku je umiestnené viac vzadu, v blízkosti zametaných lopatiek. Opäť platí, že ak máte malé alebo žiadne skúsenosti s hraním šípok v opitosti a hodíte šípku nabok, sama sa opraví a vyletí hrot ako prvý.
 |
||
Nemalo by vás prekvapiť, keď napíšem: to isté sa deje s autom. Ťažisko auta (CP) sa nachádza za (a myslím, že zvyčajne nad) ťažiskom. Aj keď nie tak extrémne ako v príkladoch so šípkami a loptou. Ale napriek tomu je efekt rovnaký.
Čím ďalej vzadu sa nachádza stred tlaku (CP), tým väčší bude korekčný krútiaci moment, keď budete kráčať bokom. Inými slovami: ak je stred tlaku (CP) viac vzadu ako ťažisko, auto bude veľmi stabilné a nebude ľahké meniť smer alebo ísť do strán.
Ako teda zmeníte polohu centra tlaku (CP)? Hlavne pohybom krídla. Posuňte krídlo dozadu a stred tlaku (CP) sa s ním posunie dozadu. Posuňte krídlo dopredu a centrum tlaku sa posunie dopredu. Dosť dôležité je tu aj predné sklo, jeho veľkosť a poloha. Veľké čelné sklo v prednej časti auta znamená, že ťažisko tlaku sa presúva aj do prednej časti auta.
Príklad zo skutočného života: Veľa šťastia pri otáčaní Dodge Viper v rýchlosti.
Obávam sa, že o centre tlaku sa dá povedať viac. Dôležitá je aj jeho výška. A na to sa často zabúda.
Ak sa pozriete zboku a stred tlaku (CP) je vyššie ako ťažisko alebo naopak, potom existuje krútiaci moment, pretože odpor pôsobí v strede tlaku (CP) a sila, ktorá pohybuje autom, pôsobí na CG. Tento krútiaci moment vytvára určitý dodatočný tlak na zadné kolesá a mierne ho znižuje na predné kolesá.
|
|
Tento moment sa doslova snaží prevrátiť vaše auto dozadu, podobne ako to niekedy robia mechanické hračky pre psov.
To znamená, že keď nainštalujete krídlo „vyššie“, získate viac zadná spojka a menej riadenia.
 |
||
Opäť príklad zo skutočného života: vysokovýkonné dragstery. Nemyslím si, že môžu namontovať svoje krídla vyššie bez toho, aby sa prevrátili. Dôvodom číslo 1 je, že potrebujú trakciu iba pre zadné kolesá, predné nie sú také dôležité, pretože dragstery sú navrhnuté tak, aby išli v priamom smere. Dôvodom číslo 2 je, že čím sú vyššie, tým je vzduch „čistejší“, čistejší v zmysle absencie turbulencií.
7.2.3 Rozloženie tlaku
Teraz prejdime k rozloženiu tlaku. Je to podobné ako rozloženie hmotnosti a rotačný moment zotrvačnosti.
V podstate, ak je hmotnosť sústredená blízko stredu auta, rotačný moment zotrvačnosti bude veľmi nízky a auto môže veľmi rýchlo meniť smer, nakláňať sa a vybočovať bez príliš veľkého úsilia. Ak je hmotnosť rozložená všade, rotačný moment zotrvačnosti bude vysoký a auto bude príliš stabilné a nebude ochotné meniť smer.
Distribúcia tlaku funguje veľmi podobným spôsobom. Auto s jedným veľkým krídlom priamo v strede zmení smer rýchlo a jednoducho. Auto s veľkým krídlom vpredu a ešte väčším krídlom vzadu bude veľmi stabilné vysoké rýchlosti a otáčanie bude veľmi ťažké.
Príklad zo skutočného života: miniatúra pretekárske autá oproti autám Le Mans, o ktorých sme hovorili vyššie. Myslím, že obrázky hovoria samy za seba.
|
|
Myslím, že najväčší rozdiel medzi karosériami Alfa a Stratus je v rozložení tlaku.
|
|
Ako už bolo spomenuté vyššie, Stratus má obrovské, dobre hrboľaté predné sklo. A tento náklon začína ešte skôr, od kapoty. Preto je väčšina tlaku sústredená v blízkosti stredu auta. Vpredu je prítlak dosť slabý kvôli tupému nosu. Zadné krídlo nie je dostatočne účinné, pretože čelné sklo a strecha sú také široké, že sa krídlo nedostane do „čistého“ prúdu vzduchu.
Alfa má naopak úplne opačné rozloženie tlaku. Jeho strecha je veľmi malá a úzka. Predná časť je však prudko naklonená a to isté sa deje s prednou časťou kapoty. Vpredu je preto pomerne veľký prítlak. A keďže je strecha veľmi úzka, zadné krídlo je vystavené prúdeniu „čistého“ vzduchu, vďaka čomu je celkom efektívne pri vytváraní prítlaku. Preto Alfa poskytuje viac prítlaku vpredu a kufri a nie príliš v strede.
Rozdiely v riadení sú dosť dramatické. Alfa má veľkú počiatočnú nedotáčavosť kvôli hrbatému prednému chladiču, no na druhej strane je celkom stabilná v tom zmysle, že nie je jednoduché prudko a rýchlo zatáčať. Vo vysokých rýchlostiach sa správa veľmi dobre, keďže prítlak pôsobí na celé telo. To všetko ho robí veľmi vhodným pre veľké, voľné, vysokorýchlostné trate.
Telo "Stratus" je podľa môjho skromného názoru jedným z najúspešnejších vykonaných. Vždy pôsobí priamo a vyvážene. Pretože väčšina prítlaku je centrovaná, je veľmi agilný a veľmi stabilný. Pri prejazde zákrutami zostáva prítlak veľmi konzistentný. Myslím, že je to spôsobené tupým tvarom tela. Ak je teda dráha malá, úzka alebo má veľa zákrut, trup Stratus bude vašou voľbou.
Ešte niečo, čo sa do značnej miery podceňuje, je dôležitosť bočných chráničov na krídlach. Osobne si myslím, že pravidlá sú v tomto trochu tvrdé.
Obmedzovače zabraňujú „prúdeniu“ vzduchu zo strany krídla. To je dôležité najmä pri vysokých rýchlostiach, kedy sa enormne zvyšuje tlak na povrch krídla. Väčšie obmedzovače robia krídlo oveľa efektívnejším.
Ale to nie je všetko, pôsobia aj ako čepele šípky, ak musíte ísť bokom (čo by ste nemali, ale vždy môžete viniť toho, kto sa s vami zrazí), predstavujú veľkú čelnú plochu vytvárajúcu veľký odpor v bočný smer a účinne zastaví rotáciu.
Preto je dobré urobiť bočné dorazy na zadnom krídle čo najväčšie bez porušenia pravidiel.
7.2.4 Prízemný efekt
Je tu jedna vec, ktorú som v celom tomto článku nespomenul, pretože porušuje pravidlá, myslím, vo všetkých kategóriách pretekov RC áut. Toto je účinok zemského vplyvu.
Efekt zeme môže poskytnúť prítlak efektívnejšie ako krídla alebo spojlery, pretože môžete získať nejaké špeciálne efekty blízko zeme (alebo vody). Pamätá si niekto na ruský ekranoplán?
 |
||
Dobre, to bola dlhá cesta, pamätá si niekto na éru pretekania Formuly 1?
 |
||
To bolo skvelé, a preto boli účinky Zeme v konečnom dôsledku prísne obmedzené pomocou drevených dosiek, minimálna výška a iné veci.
Ale predsa: prízemný efekt je účinnejší ako krídla alebo spojlery. Môže produkovať väčší prítlak (alebo zdvih v prípade ekranoplanu) pri rovnakom množstve odporu.
7.2.4.1 Difúzor
Existuje však spôsob, ako pravidlá obísť: ak zadnú časť karosérie odrežete priamo pod nárazníkom a „štíty“ necháte tesne za sebou zadné kolesá, vytvorí to určitú formu prízemného efektu. Zadný nárazník musí byť neporušený, také sú pravidlá. Keďže máte vzadu veľkú medzeru, pri rýchlosti auta sa bude odsávať vzduch. Vzduch treba z tela odniekiaľ odsať. Ak v tele nie sú žiadne otvory a podbehy kolies dobrý tvar a hustá, vzduch bude treba odsať zospodu. Inými slovami, vaše auto sa prilepí na trať. Toto je veľmi pekný efekt, odporúčam vám to vyskúšať.
 |
||
 |
||
Všimnite si, ako sú štíty tiež mierne ohnuté smerom von. Slúži na 2 funkcie. Po prvé, spevňuje ochranné kryty a zabraňuje ich ohýbaniu dovnútra a dotýkaniu sa kolies pri vysokých rýchlostiach. A po druhé: vytvára efekt difúzora.
Hádam sa teraz pýtate, čo je to difúzor a na čo slúži. Ak to tak nie je, prejdite na inú stránku.
Difúzor je zariadenie podobné tunelu zabudované v spodnej časti auta. Smerom k zadnej časti auta sa stáva širším alebo vyšším.
|
|
|
|
|
|
Spôsob, akým difúzor funguje, spočíva v tom, že vzduch prechádzajúci popod auto sa „naťahuje“, keď prúdi pozdĺž auta. Preto čím ďalej sa vzduch pohybuje smerom k zadnej časti auta, tým je jeho tlak nižší. Tento nízky tlak doslova prisáva auto k asfaltu.
Ďalším pekným efektom je, že vzduch opúšťajúci difúzor robí dobrú prácu pri „vypĺňaní podtlaku“ pod zadným krídlom, čím je krídlo efektívnejšie.
Ako teda môžeme tieto poznatky aplikovať na naše modely áut? Veľmi jednoduché, aby celé telo vyzeralo ako jeden veľký difuzér.
 |
||
Vidíte podobnosti?
Ďalšou možnosťou je odrezanie celej plochy pod zadným nárazníkom, pre karosérie pásových áut.
Ale ja osobne preferujem, aby sa boky karosérie vzadu zakrivovali smerom von. Podobne ako na nasledujúcom obrázku:
 |
||
Pri pohľade zhora má teraz karoséria lichobežníkový tvar so širokým bokom vzadu. Puzdrá, ktoré sú vpredu úzke a vzadu široké, sa nemusia ohýbať po stranách.
Navyše, tento malý trik má ďalšiu výhodu vysoké rýchlosti, karoséria má o niečo väčšiu odolnosť voči nečistotám nasávaným pod vozidlom, ktoré by mohli kolidovať s komponentmi podvozku alebo kolesami.
7.2.4.2 Delič
Existuje ďalšie zaujímavé zariadenie, ktoré vám umožňuje vytvárať prítlak v prednej časti auta - to je rozdeľovač. Rozdeľovač vytvára prítlak na prednú časť auta, čím vznikajú tlakové rozdiely.
Aby ste pochopili, ako rozdeľovač vytvára prítlak, potrebujete trochu vedomostí o mechanike tekutín. Mali by ste si uvedomiť aspoň rozdiel medzi statickým a dynamickým tlakom. Je tiež užitočné vedieť, ako dynamický tlak súvisí s prietokom. Tento vzťah je daný slávnou Bernoulliho rovnicou. Podstatným bodom, ktorý bude prevzatý z Bernoulliho rovnice, je, že tlak v prúde vzduchu súvisí s rýchlosťou, ktorou sa prúd vzduchu pohybuje. So zvyšujúcou sa rýchlosťou prúdenia vzduchu klesá dynamický tlak vo vzduchu. V prípade auta bude užitočné považovať auto za stojace a prúd vzduchu považovať za pohybujúci sa smerom k autu. Približujúci sa vzduch sa k autu dostáva rýchlosťou V 1, čo je rýchlosť auta, a tlakom P 1, ktorý súvisí s V 1 podľa Bernoulliho rovnice. P1 bude o niečo menší ako atmosférický tlak.
 |
||
Obrázok ukazuje, že akonáhle sa prichádzajúci vzduch dostane do prednej časti auta, musí sa zastaviť pred otočením hore alebo dole a pod autom, alebo okolo auta. Oblasť, kde sa prúdenie vzduchu zastaví, sa nazýva „oblasť stagnácie“. So znižovaním rýchlosti sa zvyšuje tlak (stagnačný tlak). Predná časť idúceho auta je teda relatívne oblasťou vysoký tlak. Väčšina ľudí si to už dobre uvedomuje.
Jednou z vlastností tlaku je, že pôsobí vo všetkých smeroch. Relatívne vysoký stagnačný tlak v prednej časti idúceho vozidla ho teda tlačí dozadu (vytvára odpor). Ak teraz pripevníme splitter zospodu k základni spojlera, tak stagnačný tlak bude tlačiť dole aj na hornú plochu splittera. Aký je však tlak na spodnú stranu rozdeľovača? Ak je rovnaký ako tlak na hornú časť rozdeľovača, potom na rozdeľovač nebude pôsobiť žiadna sila. Poďme analyzovať tlak zospodu rozdeľovača.
Keďže delič je blízko povrchu cesty, obmedzuje prúdenie vzduchu pod ním (mini Venturi, ak chcete). Tak ako sa voda v rieke zrýchľuje, keď sa kanál zužuje, musí sa vzduch, ktorý sa hromadí pred spojlerom, zrýchliť, ak sa chce vtlačiť pod rozdeľovač. A ako vieme z Bernoulliho rovnice, keď sa prúdenie vzduchu zrýchľuje, jeho tlak klesá. Teda plocha medzi rozdeľovačom a povrch vozovky je oblasť nízky tlak. Aby som to zhrnul - v hornej časti rozdeľovača je vysoký tlak a v spodnej časti rozdeľovača je nízky tlak. To vedie k vytvoreniu prítlaku na rozdeľovači. A tento prítlak je priamo úmerný ploche rozdeľovača. Takže čím väčší je rozdeľovač, tým väčší prítlak dokáže vytvoriť.
Nižšie sú uvedené fotografie príkladov implementácie rozdeľovača. Všimnite si obrovský rozmer oddeľovača na ľavej fotke. A ďalej automobil Ford Mondeo BTCC jasne vidíme veľmi úzky Venturi profil pod splitterom. To urýchľuje prúdenie vzduchu a znižuje lokálny tlak.
|
|
|
|
Niektorí dizajnéri športových áut kladú veľký dôraz na použitie predného spojlera Venturi.
7.2.4.3 Použitie Venturiho efektu
 |
||
Ak preskúmame spojler na DTM/ITC Mercedes Benz 1996 zobrazený vyššie, všimneme si, že nemá žiadny rozdeľovač. V skutočnosti je to opak rozdeľovača. Spodná časť spojlera je zakrivená dozadu smerom k vozidlu, namiesto toho, aby vyčnievala dopredu do oblasti stagnácie. Konštruktéri sa snažili prinútiť prúdiť vysokotlakový vzduch pred spojler pod autom. Takto by mohli maximalizovať Venturiho efekt pod prednou časťou auta. V podstate oblasť predného spojlera auta tvorí „mini tunel s prízemným efektom“. V oblasti Venturiho „zúženia“ sa prúdenie vzduchu zrýchľuje a následne klesá miestny tlak. To vytvára prítlak. Čím dlhšia je kužeľová plocha, tým väčší prítlak možno generovať. Na obrázku nižšie je zjednodušený diagram prúdenia vzduchu nad a pod autom s Venturiho spojlerom.
 |
||
Existuje veľa možných modifikácií myšlienky Venturiho rozdeľovača/spoilera. Niektorí športové autá používajte iba rozdeľovač alebo iba spojler Venturi. Iní vývojári sa pokúsili skombinovať tieto dva v snahe maximalizovať predný prítlak v rámci limitov moderných predpisov (ktoré vo všeobecnosti vyžadujú plochý spodok od prednej k zadnej náprave). Nižšie sú uvedené dva príklady použitia dizajnu kombinovanej prepážky a Venturiho trubice. Prosím zaplaťte Osobitná pozornosťže Volvo S -40 má predný splitter umiestnený v hornej časti nad vstupom do Venturiho.
|
|
Teraz je čas hovoriť o niečom, o čom som nehovoril: odpor a prítlak sú úmerné druhej mocnine rýchlosti. Cítite to: pri nízkych rýchlostiach, ako napríklad pri prejazde úzkymi vlásenkami, záleží len na čisto mechanickom vyvážení auta. Akonáhle však naberiete rýchlosť, prídu na rad aerodynamické efekty. A od istého bodu sa dokonca stanú dominantnými. Zvyčajne jazda autom ďalej a okolo maximálna rýchlosť je vecou čisto aerodynamickej rovnováhy. Zapamätaj si to. Ak sa napríklad vaše auto pri pár vlásenkach nedotáča, ale inak sa ovláda dobre, neskúšajte pridať predný prítlak: cez vlásenky to bude úplne zbytočné a naruší to rovnováhu vášho auta počas zvyšku trate.
7.2.5 Zastavenie prietoku
"Flow stall" je samozrejmý, nastáva, keď je "flow" "oddelený" od povrchu. Zastavenie prúdenia v skutočnosti znamená začiatok turbulentného prúdenia. Pri nízkych rýchlostiach prúdia tekutiny laminárne: priamo vpred, žiadne turbulencie, žiadne miešanie vrstiev. Z energetického hľadiska je to veľmi výhodné, laminárne prúdenie vyžaduje veľmi málo energie.
Po prekročení určitej kritickej rýchlosti (alebo ak klesne hustota alebo viskozita kvapaliny, čo sa však v prípade rádiom riadených áut nestane), začnú sa v takzvanej hraničnej vrstve objavovať malé víry. A čoskoro sa tok stane úplne turbulentným, čo si vyžaduje oveľa viac energie.
V prípade krídla k zastaveniu dochádza, keď je rýchlosť vzduchu alebo uhol nábehu príliš vysoký.
Povedzme, že potrebujete všetok prítlak, ktorý môžete získať, takže nastavíte krídlo pod vysokým uhlom (toto sa nazýva „uhol nábehu“).
Čo to znamená: krídlo stratilo svoju aerodynamickú účinnosť. Oblasť pod odtokovou hranou krídla, ktorá by mala byť oblasťou nízkeho tlaku, je teraz vyplnená malými vírmi.
Jednoducho, môžete to preháňať. Akékoľvek dané krídlo môže poskytnúť iba určité množstvo prítlaku a ak ho nastavíte pod uhlom nábehu, ktorý je príliš vysoký, alebo musí pracovať pri príliš vysokých rýchlostiach, krídlo sa stane extrémne neúčinným. Potrebujete veľké krídlo (veľká plocha).
7.2.6 Gurneyho štíty (GurneyKlapky)
Gurneyho klapka je malý pás namontovaný kolmo na zadnú hranu krídla. Nazýva sa aj wickerbill alebo Gurney lip. Bol pomenovaný po Danovi Gurneym, ak by ste si chceli prečítať príbeh za ním, navštívte: http://www.allamericanracers.com/gurney_flap.html.
Prvá vec, ktorá sa stane, je, že odpor sa zvýši. Prirodzene, práve sme umiestnili bariéru pre stlačený vzduch, ktorý prechádza vysoká rýchlosť, v podstate to nie je veľmi šikovný nápad.
Ale veľmi zaujímavým vedľajším efektom za Gurneyho štítom je, že sme vytvorili oblasť s veľmi nízkym tlakom. Je to takmer rovnaký efekt ako „spätné vákuum“, o ktorom sme hovorili v časti o odpore.
Veľmi nízky tlak na odtokovej hrane znižuje zaseknutie na spodnej strane krídla, pretože nízky tlak „nasáva“ vzduch smerom nahor, čím efektívne núti vzduch sledovať obrys krídla. Ak nedôjde k zastaveniu, oblasť nízkeho tlaku, ktorú sme práve vytvorili, tiež nasaje vzduch prechádzajúci popod odtokovú hranu, čo vytvára trochu prítlaku navyše.
Našli sme teda účinný prostriedok boja proti zaseknutiu pri vysokých rýchlostiach: Gurneyho klapku. Nič však nie je zadarmo: musíte znášať bremeno väčšieho odporu pri rýchlostiach nižších, ako je rýchlosť, pri ktorej došlo k zaseknutiu pred inštaláciou Gurneyho klapky. Ak ste stále tu, chcem len povedať, že je tu mierny problém s odporom.
Skúste si to zapamätať, keď sa budete snažiť prísť na to, ako zefektívniť malé krídlo pri vysokých rýchlostiach.
Už som spomínal, že pravidlá sú trochu prísne, pokiaľ ide o veľkosti krídel. Naše relatívne malé krídelká dokážu vo vysokých rýchlostiach trochu pomôcť, preto sa často používajú Gurneyho klapky, ktoré zvyšujú účinnosť zadného krídla pri vysokých rýchlostiach.
Dôvodom, prečo realistické krídla v modeloch áut nefungujú, je to, že kvapaliny sa neškálujú: môžete zmenšiť auto, loď a lietadlo, ale nemôžete zmenšiť vodu a vzduch.
Zdá sa, že modely áut nikdy nepoužívajú aerodynamické profily krídel, zatiaľ čo plnohodnotné autá a lietadlá áno. Prečo sa to deje?
Dôvod je celkom jednoduchý: autá sú príliš malé a jazdia príliš rýchlo.
Vzduch je kvapalina a kvapaliny sa vždy do určitej miery pohybujú pomaly. Toto sa nazýva zotrvačnosť. Vzduch nie je príliš hustá kvapalina, takže nie je preňho veľký problém posunúť sa o niekoľko centimetrov nahor alebo nadol pri prúdení po krídle plnohodnotného lietadla, ktoré je mimochodom široké niekoľko metrov. Aj pri rýchlosti niekoľko sto kilometrov za hodinu.
Profily majú maximálny uhol nábehu 17 stupňov. Pri väčších uhloch nábehu, ako je vysvetlené vyššie, dochádza k zastaveniu toku. Tiež asi 80% prítlaku, ktorý produkujú, pochádza z nízkeho tlaku na spodnej strane. Iba 20% je zabezpečených zvýšeným tlakom zhora. To znamená, že krídlo musí byť namontované vysoko, aby pod ním mohol ľahko prúdiť vzduch. Na správne fungovanie potrebujú tiež veľmi, veľmi čistý, rovnomerný vzduch. Akákoľvek turbulencia spôsobí zastavenie prúdenia.
Je jasné, že nás to neobmedzí len na modely áut. Uhol nábehu 17 stupňov nestačí na zabezpečenie potrebného prítlaku so šupinovým krídlom. Vzduch sa neškáluje, ako si pamätáte?
A vo väčšine prípadov pravidlá nepovoľujú inštaláciu krídla vysoko, ďaleko od tela, na čistom vzduchu. A okrem toho to nie je dobrý nápad, ak máte v pláne občas sa dostať do nehody.
Ak si teda chcete vyrobiť voliteľné krídlo s realistickým vzhľadom ako na dráhovom aute, malo by to byť niečo ako lopatka. Len prinúťte vzduch ísť hore, použite vysoký uhol nábehu, ak chcete, a nestarajte sa o to, čo sa deje na spodnej strane krídla. Ak len tlačíte vzduch nahor, nemusíte sa obávať, že by sa prúdenie nad a pod krídlom spojilo.
Samozrejme, nebude to také účinné ako profil krídla, ale aspoň poskytne nejaký prítlak.
A ako ďalšia výhoda, zakrivené doskové krídla zostávajú viac-menej účinné v špinavom, turbulentnom vzduchu: bez ohľadu na to, aký druh vzduchu, laminárny alebo turbulentný, zvraciate, vzduch je vzduch. Nie sú však úplne necitlivé, čistý vzduch je vždy lepší.
7.3 Praktický materiál
Dobrá karoséria má podbehy kolies, ktoré nie sú väčšie, ako je potrebné. Ale mali by ste sa tiež snažiť umiestniť svoje telo čo najnižšie bez toho, aby ste sa dotkli zeme. Akýkoľvek kontakt so zemou zaberá obrovskú trakciu, preto by ste sa mu mali za každú cenu vyhnúť.
Pri inštalácii puzdra venujte zvláštnu pozornosť vyvŕtaniu montážnych otvorov, pričom dbajte na to, aby puzdro nenarušilo axiálnu rovnováhu. Otvory musia veľmi presne zodpovedať oporným stĺpikom krytu. Telo, ktoré nie je v rovnováhe, posunie ťažisko na jednu stranu, čo spôsobí, že sa vaše auto nakloní na jednu stranu.
A podobne výkonné dragstery, zadné krídlo bude účinnejšie, ak bude namontované vyššie, kde vzduch nebude turbulentný. Pravidlá však zvyčajne zahŕňajú určité obmedzenia týkajúce sa výšky krídla. Pri dráhových vozňoch nemôže byť krídlo umiestnené nad úrovňou strechy.
Dúfam, že po prečítaní tohto článku máte jasno v tom, ako funguje aerodynamika auta. Tiež dúfam, že sa občas pozriete zblízka na stavbu karosérie svojho auta a popremýšľate, čo by sa dalo upraviť alebo vylepšiť.
Vo Formule 1 má na výsledok rozhodujúci vplyv aerodynamická účinnosť, ale generované strojom Prítlak závisí od viacerých faktorov. Šéf technického oddelenia Williamsu Pat Symonds o nich, ako aj o pripravovaných zmenách predpisov, hovoril na stránkach British F1 Racing...
Keď inžinieri hovoria o prítlaku alebo odporu, snažia sa vylúčiť vplyv vonkajších podmienok. Prítlak pri rýchlostiach nad 200 mph sa bude meniť počas teplého dňa, keď je hustota vzduchu nízka, a v chladnom dni, keď je hustota vzduchu oveľa vyššia. Piloti lietadiel to vedia a prispôsobujú rýchlosť vzletu z dráhy, pretože vztlak krídla sa mení v závislosti od teploty a tlaku vzduchu.
Aby sa eliminovala neistota, inžinieri vyjadrujú prítlak pomocou niečoho, čo sa nazýva „faktor zdvihu“. V prípade prítlaku – keď krídlo smeruje nadol – má zápornú hodnotu. Tento koeficient, vynásobený hustotou vzduchu, druhou mocninou rýchlosti a konvenčnou plochou, umožňuje vypočítať hodnotu prítlaku. Konvenčná plocha sa spravidla vzťahuje na prednú prierezovú plochu vozidla; mnohé tímy ju považujú za rovnú 1,5 m2, neexistujú však prísne obmedzenia, takže výpočet koeficientu vztlaku sa môže líšiť. v rôznych prípadoch.
Povedzme, že auto má koeficient zdvihu -3,5. Prácou vo veternom tuneli si ho môžete vylepšiť o stotiny. Pre pohodlie aerodynamiky uvádzajú hodnotu 0,01 ako bod. Teda pri zvýšení prítlaku o jeden bod sa hodnota koeficientu zmení z -3,5 na -3,51. Ale dosiahnuť aj takýto efekt je také ťažké, že väčšinou hovoríme o tisícinách a každý takýto zlomok sa nazýva jednotka.
Účinok jednobodového zlepšenia sa môže líšiť od trate k trati, ale 3-bodové zvýšenie môže ubrať asi desatinu na kolo. Vzhľadom na hustotu výsledkov by to mohol byť rozhodujúci faktor.
Prítlak generovaný strojom závisí od veľkosti svetlá výška, uhol vyrovnania kolies, sila prietoku výfukové plyny a ďalšie faktory. Na posúdenie vzájomného vplyvu ich inžinieri zobrazujú na špeciálnom grafe, kde sú napríklad hodnoty svetlej výšky na prednej a zadnej náprave umiestnené pozdĺž osí a body zobrazujú úroveň prítlaku.
Tvar grafu je pri práci s rýchlosťou rovnako dôležitý ako opísané koeficienty, aerodynamika sa ho snaží zmenšiť na čo najhladšiu líniu – to vám umožňuje nakonfigurovať auto tak, aby pri určitej rýchlosti a svetlej výške poskytuje vopred vypočítanú hodnotu prítlaku. Ak je tvar grafu ďaleko od ideálu, výber nastavení je mimoriadne náročný, rovnako ako jazda s autom na trati.
V roku 2014 sa výrazne zmenia parametre aerodynamického bodykitu. Najmä šírka predného krídla sa zníži z 1800 na 1650 mm a inžinieri budú musieť umiestniť predný kužeľ nižšie, aby bola zaručená väčšia bezpečnosť v prípade nehody.
Aerodynamické prvky auta musia fungovať ako jeden celok, kľúčové však zostáva predné krídlo. Keď sa v roku 2009 zväčšila šírka krídla, inžinieri strávili veľa času optimalizáciou prúdenia vzduchu. V dôsledku toho sa na krídle objavili koncové dosky zložitého tvaru. Teraz budú okraje krídla posunuté do stredu auta, inak ich ovplyvní rotácia predných kolies – optimalizácia bude musieť začať odznova.
V zadnej časti auta teraz môžete vidieť malé krídlo, ktoré zabezpečuje spojenie medzi prúdom vzduchu prechádzajúcim cez auto a prúdom odvádzaným z difúzora. V roku 2014 tento prvok nebude prítomný a celková aerodynamická účinnosť sa výrazne zníži.
Zmení sa aj umiestnenie výfuku: jediný výfukový otvor bude umiestnený nad prevodovkou a nebude schopný poskytnúť taký výrazný efekt, aký teraz vytvára výfukový systém. Ak vezmeme do úvahy, že aj horná rovina zadného krídla stratí svoju plochu, zníži sa úroveň prítlaku vpredu aj vzadu.
Ťažko povedať, k akej strate rýchlosti to povedie. Keď bola nová aerodynamická špecifikácia prvýkrát testovaná vo veternom tuneli, zistilo sa, že je o 30 % menej efektívna – a to bez výfukový systém, čo je teraz veľmi užitočné. Odvtedy inžinieri urobili určitý pokrok, no začiatkom roka sa predsa len dočkáme výrazného zníženia rýchlosti.
Návrat na dnešnú úroveň aerodynamickej účinnosti s autom z roku 2014 bude chvíľu trvať, ale inžinieri Formuly 1 sú veľmi kreatívni. V roku 2009 mali zmeny pravidiel spomaliť pokrok, ale nejednoznačný výklad pravidiel umožnil zavedenie dvojitých difúzorov s oveľa väčším efektom. Čaká nás rovnaký prelom aj v roku 2014? Počkaj a uvidíš.
Vďaka asymetrickému profilu prúdi prúdenie nad rovinou krídla rýchlejšie, čo podľa Bernoulliho zákona vytvára nad krídlom zónu riedenia a v konečnom dôsledku aj zdvíhaciu silu.
Prečo krídlo lietadla vytvára vztlak? Vôbec nie kvôli uhlu medzi ním a prichádzajúcim tokom, ako sa na prvý pohľad zdá - tento uhol môže byť nulový (hoci pri jeho zväčšovaní sa zdvíhacia sila zvyšuje). Tajomstvo krídla spočíva v jeho špeciálnom profile. Ukazuje sa, že vzhľadom na to, že je asymetrický, obmedzuje prichádzajúci vzduch takým spôsobom, že horný prúd prejde dlhšiu dráhu ako spodný. S prihliadnutím na nestlačiteľnosť vzduchu (pri nízkych rýchlostiach) to znamená, že nad krídlom je rýchlosť prúdenia vyššia a statický tlak je zodpovedajúcim spôsobom nižší. Tento tlakový rozdiel vytvára zdvih.
Čo to má spoločné s autom? A to aj napriek tomu, že povaha prúdenia vzduchu okolo neho je takmer rovnaká: spodný prúd, ktorý sa ponorí pod dno, obchádza telo v priamej línii a horný prúd je nútený zrýchliť, aby mal čas obísť auto zhora. Z toho vyplýva rovnaký rozdiel v tlaku a zdvihu. Je pravda, že je to do značnej miery kompenzované dynamickým tlakom vzduchu na kapotu a čelné sklo - tlačením prúdu nahor je auto podľa zákona zachovania hybnosti navyše pritlačené k zemi. V dôsledku toho je zdvíhacia sila malá - spravidla aj pri maximálnej rýchlosti nie je vozidlo vyložené o viac ako 100 kg.
Povaha prúdenia okolo auta do značnej miery opakuje situáciu s krídlom - vzduch zhora je stále zrýchlený a jeho tlak klesá.
Vo všeobecnosti možno túto hodnotu zanedbať, ale problémom je, že je rozložená nerovnomerne pozdĺž osí - ak je predná časť auta, ako už bolo spomenuté, navyše zaťažená prichádzajúcim vzduchom, často končí aj zadná časť karosérie. v oblasti silného vákua kvôli oddeleniu prúdenia. Výsledkom je, že so zvyšujúcou sa rýchlosťou sa vyváženie auta postupne mení: zadná náprava je nezaťažená, čím sa zvyšuje riziko šmyku. S týmto problémom zápasia najmä výrobcovia sériovo vyrábaných automobilov, najmä preto, že do určitého bodu nie je zníženie zdvihu v rozpore so znížením odporu.
Napríklad túžba po nepretržitom prúdení vzduchu okolo karosérie znižuje nielen Cx, ale aj zdvíhaciu silu, pretože v tomto prípade nad vozidlom nevznikajú lokálne zóny výrazne zníženého tlaku. Podobne vyrovnanie povrchu dna tiež sleduje dva ciele - prúdenie vzduchu pod autom sa menej „lepí“ na nerovné povrchy, jeho rýchlosť sa zvyšuje a tlak naopak klesá.
Stabilitu auta ovplyvňuje aj charakter prúdenia vzduchu okolo karosérie, nasmerovaného pod určitým uhlom k jej pozdĺžnej osi. V tomto prípade výsledná odporová sila aplikovaná na jeho stred plachty, ktorý sa nachádza v určitej vzdialenosti od povrchu kontaktu vozidla s vozovkou a je tiež odsadený od jeho ťažiska, vytvára moment otáčania a nakláňanie auta. Krásu tohto úkazu môžete pocítiť napríklad v Tavrii pri jazde vysokou rýchlosťou, zatiaľ čo v blízkosti prechádza „kamión“.
Aerodynamický hluk, ktorý vzniká pri pohybe auta, naznačuje zlú aerodynamiku alebo jej absenciu vôbec. Vznikajú v dôsledku vibrácií prvkov tela, keď je prúdenie vzduchu narušené z ich povrchu. Prítomnosťou alebo absenciou hluku pri vysokých rýchlostiach je možné určiť stupeň vývoja dizajnu automobilu v aerodynamickom zmysle.
Ako viete, nie je možné vypočítať taký obrovský počet aerodynamických parametrov automobilu. Preto ho dizajnéri vytvárajú a zdokonaľujú prostredníctvom početných fúkacích testov v aerodynamických tuneloch, a to ako pri modeloch áut, tak aj v plnohodnotných vzorkách.
Na prekvapenie mnohých automobilových nadšencov a fanúšikov tuningu sú krídlo a spojler zariadenia s rôznym účelom. Urobme si krátku exkurziu do sveta aerodynamiky automobilov, aby sme pochopili úlohu spojlera a zadného krídla.
Z teórie aerodynamiky
Krídlo, ako už názov napovedá, je opakom krídla. Hlavný princíp prácou krídla je vytvorenie vztlaku. Tlakový rozdiel medzi spodnou a hornou rovinou profilovaného telesa opísal Bernoulli. Práve profilovaný tvar krídla, v ktorom má horná rovina veľkú plochu, sa v letectve využíva na vytváranie vztlaku. V prípade krídla prebieha rovnaký fyzikálny proces, ale iba krídlo je obrátené. Rovina, na ktorej je upínadlo inštalované, teda dostáva dodatočnú upínaciu silu. Toto je hlavný účel antikrídel.
Ako funguje zadné krídlo na aute?
Plocha spodnej časti krídla je väčšia ako plocha hornej roviny, takže vzduch nad krídlom prechádza rýchlejšie. V spodnej časti je vytvorená oblasť nízkeho tlaku a v hornej časti je vytvorená oblasť vysokého tlaku. Účinok sa zvyšuje umiestnením epochy pod negatívny uhol nábehu. Medzi dnom a rovinou, na ktorej je krídlo inštalované, musí byť vzdialenosť pre priechod prúdov vzduchu. Týmto spôsobom inštalácia zadných a predných krídel dodáva vozidlu dodatočný tlak na kontaktnú plochu kolesa s vozovkou. Inými slovami, prítlak sa zvyšuje.
Trochu o spojleri
Ale načo je potom ten spoiler? Tento termín v automobilovom svete pochádzal tiež z letectva. Krídlo lietadla využíva špeciálne multifunkčné spojlery nazývané spojlery. Ich hlavným účelom je odolávať zdvihnutiu. Čo sa týka auto spojler, potom ide o zariadenie na presmerovanie prúdenia vzduchu za účelom zníženia aerodynamického odporu. Doplnkovou, no nemenej dôležitou funkciou zadného spojlera je odvádzanie nánosov blata. Pri jazde vysokou rýchlosťou sa za autom tvoria turbulencie, ktoré vedú k nasávaniu prúdov bahna prechádzajúcich pod dnom. Preto je zadný spojler navrhnutý tak, aby obmedzoval turbulencie.
V motoristickom športe sa napodiv používajú spojlery na vytvorenie podtlaku za autom. Turbulencie vytvárajú na zadnom nárazníku zónu nízkeho tlaku, ktorá zvyšuje prítlak. Rýchlosť prúdenia vzduchu pod spodkom auta sa zvyšuje. V tomto prípade spojler pomáha celej karosérii vozidla pôsobiť ako krídlo (treba pamätať na Bernoulliho zákon).
Hlavné charakteristiky
Keď to trochu zhrnieme, môžeme urobiť všeobecné porovnanie. krídlo:
- vytvára upínaciu silu;
- zvyšuje koeficient odporu vzduchu.
Zapnuté civilné autá sú namontované iba spojlery, pretože použitie krídla vedie k zvýšeniu spotreby paliva a v dôsledku toho k zvýšeniu škodlivé látky z výfukových plynov. Preto dizajnérske kancelárie pracujú na znížení hodnoty Cx (koeficient odporu vzduchu).
Zázraky aerodynamiky
Zanietení automobiloví nadšenci si možno spomenú na klasický aerodynamický prvok, ktorý používa Porsche. Takzvaný ducktail, ktorý dostávajú mnohé športové autá s motorom vzadu. Ducktail nemôže dostať meno pre zadné krídlo, pretože nemá žiadnu vzdialenosť medzi karosériou a spodným okrajom aerodynamického prvku. Myšlienka Porsche však nemôže byť spoilerom, pretože sa nachádza dlho pred miestom, kde sú prúdy vzduchu narušené. A tento aspekt je jedným z hlavných, ak hovoríme o definovaní zadného spojlera. 
Vďaka veľkému uhlu nábehu ducktail výrazne zvyšuje prítlak na zadnú nápravu. Ale to je presne tá úloha, ktorú krídlo plní. Za aerodynamickým prvkom sa tiež vytvára podtlak, ktorý spôsobuje, že prúdenie vzduchu kĺže pozdĺž zadnej časti vozidla a súčasne zachytáva horúci vzduch z motorový priestor. Inžinieri tak vyriešili dva dôležité problémy.
Mnoho moderných športových áut má ovládané krídlo. Dokáže nielen zmeniť uhol nábehu, ale môže byť do určitého bodu aj úplne integrálny s telom. Krídlo sa pri dosiahnutí určitej rýchlosti automaticky vysunie a zmení uhol sklonu v závislosti od brzdnej sily a intenzity manévrovania.
Predná aerodynamika
Napriek tomu, že väčšina ľudí, keď si predstaví spojler, predstaví aerodynamický doplnok vzadu, aj „pysk“ možno klasifikovať ako rozdeľovač prúdu vzduchu. predný nárazník. Tento predný spojler odstraňuje časť vzduchu v blízkosti povrchu vozovky a smeruje ho ku karosérii auta. „Sukňa“ vám umožňuje znížiť turbulencie, ktoré sa nevyhnutne vyskytujú pri ohýbaní okolo častí odpruženia, prevodovky a výfukového systému. Konštruktéri moderné autá dno sa snažia zefektívniť ukrytím prvkov pod aerodynamické kryty.
V motoristickom športe sa používajú nielen klasické „sukne“, ale aj prepracovanejšie spojlery predného nárazníka. Takzvané rozdeľovače, ktorých účelom je odrezať prichádzajúci prúd vzduchu, ktorý ním prechádza interné kanály vzduchovody Nasávaný vzduch je možné použiť na chladenie motora, bŕzd alebo pre difúzor v zadnom nárazníku. 
V časovkách je zvýšený odpor proti prichádzajúcemu vzduchu kompenzovaný zvýšením výkonu. Hlavným cieľom je zlepšiť ovládateľnosť vozidla, stabilitu a účinnosť bŕzd.
