Sådan finder du modstandskraften. Træk (aerodynamik)

Vi er så vant til at være omgivet af luft, at vi ofte ikke er opmærksomme på det. Vi taler her først og fremmest om anvendte tekniske problemer, når man løser, som først glemmer, at der er en kraft luftmodstand.

Hun minder sig selv om sig selv i næsten enhver handling. Også selvom vi kører bil, selvom vi flyver med et fly, selvom vi bare kaster med sten. Så lad os prøve at forstå, hvad luftmodstandens kraft er ved at bruge simple tilfælde som eksempler.

Har du nogensinde undret dig over, hvorfor biler har en så strømlinet form og glat overflade? Men alt er faktisk meget klart. Luftmodstandens kraft består af to størrelser - friktionsmodstanden af ​​kroppens overflade og modstanden af ​​kroppens form. For at reducere og opnå en reduktion af uregelmæssigheder og ruhed på udvendige dele ved fremstilling af biler og evt. Køretøj.

For at gøre dette bliver de grundet, malet, poleret og lakeret. En sådan bearbejdning af dele fører til, at luftmodstanden, der virker på bilen, falder, bilens hastighed stiger, og brændstofforbruget ved kørsel falder. Tilstedeværelsen af ​​en modstandskraft forklares ved, at når en bil bevæger sig, komprimeres luften, og der skabes et lokalområde foran den. højt blodtryk, og bagved en region af sjældenhed.

Det skal bemærkes, at ved øgede køretøjshastigheder er det væsentligste bidrag til modstand fra bilens form. Modstandskraften, hvis beregningsformel er angivet nedenfor, bestemmer de faktorer, som den afhænger af.

Modstandskraft = Cx*S*V2*r/2

hvor S er maskinens frontprojektionsområde;

Cx - koefficient under hensyntagen ;

Som det er let at se af ovenstående, afhænger modstanden ikke af bilens masse. Hovedbidraget kommer fra to komponenter - kvadratet på hastigheden og bilens form. De der. Når hastigheden fordobles, vil modstanden firdobles. Tja, bilens tværsnit har en betydelig indflydelse. Jo mere strømlinet bilen er, jo mindre luftmodstand.

Og i formlen er der en anden parameter, der simpelthen kræver, at man er meget opmærksom på den - lufttæthed. Men dens indflydelse er allerede mere mærkbar under flyflyvninger. Som du ved, falder lufttætheden med stigende højde. Dette betyder, at kraften af ​​dens modstand vil falde tilsvarende. Men for et fly vil de samme faktorer fortsat påvirke mængden af ​​modstand – hastighed og form.

Ikke mindre interessant er historien om at studere luftens indflydelse på skydningsnøjagtighed. Arbejde af denne art blev udført for lang tid siden, deres første beskrivelser går tilbage til 1742. Forsøg blev udført i forskellige lande, med forskellige former for kugler og granater. Som et resultat af forskningen blev kuglens optimale form og forholdet mellem dens hoved- og haledele bestemt, og der blev udviklet ballistiske tabeller over kuglens adfærd under flyvning.

Efterfølgende blev der udført undersøgelser af afhængigheden af ​​en kugles flyvning af dens hastighed, kuglens form fortsatte med at blive udarbejdet, og et særligt matematisk værktøj blev udviklet og skabt - den ballistiske koefficient. Den viser forholdet mellem de aerodynamiske modstandskræfter, der virker på kuglen.

Artiklen diskuterer, hvad luftmodstandens kraft er, og giver en formel, der giver dig mulighed for at bestemme størrelsen og graden af ​​indflydelse forskellige faktorer på størrelsen af ​​modstand overvejes dens indvirkning på forskellige teknologiområder.

Størrelsen af ​​luftmodstandskraften afhænger af projektilets form, tilstanden af ​​overfladen af ​​dets krop, arealet af dets største tværsnit, lufttæthed, projektilets hastighed i forhold til luften, hastigheden af lydudbredelse og placeringen af ​​projektilets længdeakse i forhold til projektilhastighedsvektoren.

Lad os kort overveje, hvordan de ovennævnte faktorer påvirker størrelsen af ​​luftmodstandsstyrken.

Projektiloverfladens form og tilstand. Påvirkningen af ​​projektilets form og tilstanden af ​​dets overflade på størrelsen af ​​luftmodstandskraften blev angivet, når man overvejede de faktorer, der bestemmer forekomsten af ​​luftmodstandskraften.

Ris. 12. Projektilformens indflydelse på dannelsen af ​​hoved og hale

bølger og turbulens bag projektilet:

EN- cylindrisk projektil; b - kugleprojektil (kerne); V - et aflangt projektil med en cylindrisk bæltedel (en gammel højeksplosiv granat);

G-aflangt projektil med en konisk bæltedel

Afhængigheden af ​​størrelsen af ​​bølge- og hvirvelmodstanden af ​​projektilets form er tydeligt synlig i fig. 12, som viser øjebliksbilleder af projektiler affyret med omtrent samme begyndelseshastighed.

De mindste bølger og turbulens fås fra et projektil, der har det mest spidse hoved og en skrå bunddel, de største bølger og turbulens fås fra et cylindrisk projektil.

Men det skal huskes, at når man vælger den optimale form af projektilet, er det nødvendigt, sammen med at reducere luftmodstanden, at sikre stabiliteten af ​​projektilets flyvning, rationel brug metal, udstyr og projektilets effektive virkning ved målet; så skallerne forskellige typer har forskellige former.

Afhængigheden af ​​størrelsen af ​​luftmodstandskraften af ​​projektilets form er udtrykt ved formkoefficienten jeg.

For et projektil af denne type, hvis form tages som standard, tages formkoefficienten lig med enhed. Når projektilets form ændres i forhold til referencen, bestemmes formkoefficienten eksperimentelt.

Største tværsnitsareal. Hvis nutationsvinklen δ = 0, derefter mængde elementære partikler luft, som projektilet vil møde på sin vej, med andre lige vilkår vil afhænge af arealet af dets største tværsnit. Hvordan større område tværsnit af projektilet, jo flere elementære luftpartikler vil virke på projektilet, jo større vil luftmodstandens kraft være. Eksperimentelle data viser, at luftmodstandens kraft ændres i forhold til ændringen i projektilets tværsnitsareal.

Luftdensitet. Luftdensitet refererer til luftmassen pr. volumenenhed. En ændring i luftmassen pr. volumenenhed kan forekomme på grund af en ændring i antallet af elementarpartikler (molekyler) pr. volumenenhed, eller på grund af en ændring i massen af ​​hver partikel. Hvis f.eks. luftens massefylde er steget, betyder det, at enten antallet af elementarpartikler i hver luftvolumenenhed er steget, eller massen af ​​partikler er steget (eller begge tilsammen), og hvis ja, så luftens virkningskraft på hver overfladeenhed projektilet vil stige, derfor vil den samlede luftmodstand stige.

Det er blevet fastslået, at luftmodstandens kraft ændres i forhold til ændringen i lufttætheden.

Projektilhastighed. Forskning viser, at luftmodstandens kraft er direkte proportional med kvadratet på projektilets hastighed i forhold til luften. Hvis for eksempel hastigheden af ​​et projektil i forhold til luft fordobles, så vil luftmodstandens kraft firedobles.

Dette forklares ved, at for det første, med en stigning i projektilets hastighed, vil det møde flere elementære luftpartikler på sin vej i hver tidsenhed, og for det andet skal inertien af ​​luftpartikler ved en højere hastighed "skal blive overvundet af projektilet på et kortere tidspunkt, hvilket vil forårsage mere modstand fra luftpartikler.

Lydens hastighed i luften. Dannelsen af ​​bølgemodstand, som vist ovenfor, sker i det øjeblik, hvor projektilhastigheden bliver lige hastighed lyd, dvs. i det øjeblik, hvor

Hvor v- projektilhastighed og EN- lydens hastighed i luften.

Lydens hastighed i luft er ikke konstant (afhængig af luftens temperatur og fugtighed). Følgelig kan størrelsen af ​​bølgemodstanden og luftmodstandskraften som helhed være forskellig ved samme projektilhastighed på grund af ændringer i lydhastigheden i luften. Afhængigheden af ​​størrelsen af ​​luftmodstandskraften af ​​lydudbredelseshastigheden tages i betragtning af en særlig koefficient. Størrelse , afhænger af projektilets størrelse og form. Grafen for denne afhængighed er vist i fig. 13.

Ris. 13. Funktionsgraf:

EN.- et projektil med en cylindrisk bæltedel (en gammel højeksplosiv granat);

b - aflangt projektil med en konisk bæltedel

Placeringen af ​​projektilets længdeakse i forhold til tangenten til banen (hastighedsvektor). Et projektils flyvning i luften er ledsaget af kompleks oscillerende bevægelser omkring tyngdepunktet, som et resultat af hvilket projektilets længdeakse ikke er på linje med flyveretningen (med hastighedsvektoren), dvs. nutationsvinkler fremkommer.

Når nutationsvinklen opstår, flyver projektilet ikke længere med hoveddelen fremad, men udsætter en del af sidefladen for den modgående luftstrøm. På grund af dette forværres betingelserne for luftstrøm omkring projektilet også kraftigt.

Alt dette øger kraftigt luftmodstandens kraft. For at reducere påvirkningen af ​​denne faktor tages der foranstaltninger til at stabilisere projektilets flyvning, det vil sige at reducere nutationsvinklerne.

Så indflydelsen af ​​forskellige faktorer på størrelsen af ​​luftmodstandsstyrken er kompleks og mangefacetteret. Derfor bestemmes luftmodstandskraften normalt eksperimentelt under de betingelser, at luftmodstandskraften under hele bevægelsen påføres dets tyngdepunkt og rettes tangentielt til banen, dvs. der er ingen nutationsvinkler.

Størrelsen af ​​luftmodstandsstyrken er udtrykt ved forskellige empiriske formler. En af de mest almindelige har formen

(1.7)

Hvor R- størrelsen af ​​luftmodstandsstyrken, kg;

jeg- formfaktor;

S- tværsnitsareal af projektilet, m2;

ρ - lufttæthed (masse 1 m 3 af givet luft er den lig med

Hvor P- vægt 1 m 3 luft eller lufts vægtfylde);

v- projektilhastighed i forhold til luft, Frk;

Empirisk koefficient under hensyntagen til mængdens indflydelse

forholdet mellem projektilhastighed og lydhastighed afhængigt af projektilets form.

I formel 1.7 har størrelsen en selvstændig betydning, fordi den ikke er andet end kinetisk energi eller levende kraft 1 m 3 luft. Denne værdi kaldes hastighedstryk.

Foredrag 10

Emne 4. Aktivitet 2. En skals styrt i vinden

1. Accelerer eller understøt vinden. Tværgående udsyn og ballistisk koefficient.

2. Behovet for at acceptere verden for at sikre projektilets stabilitet i felten.

3. Nedstyrtningen af ​​et tæt omviklet projektil i marken. Afledning.

Som et resultat af talrige eksperimenter, undersøgelser og teoretiske generaliseringer blev der etableret en formel til beregning af luftmodstandens kraft

hvor S er kuglens tværsnitsareal,

c er massen af ​​luft under givne atmosfæriske forhold;

Kuglehastighed;

- en eksperimentel koefficient afhængig af punktformlen og et tal, der er taget fra prækompilerede tabeller.

Størrelsen af ​​modstandskraften afhænger af følgende faktorer:

Tværsnitsareal af en kugle. Derfor er luftmodstandens kraft direkte proportional med kuglens tværsnitsareal;

- lufttæthed. Formlen viser, at luftmodstandens kraft er direkte proportional med luftens tæthed. Skydetabellerne er sammensat til normale atmosfæriske forhold. Ved afvigelse faktisk temperatur og tryk fra normale værdier er det nødvendigt at foretage korrektioner ved brug af skydetabeller;

- kuglehastighed. Afhængigheden af ​​luftmodstandens kraft af kuglens hastighed er udtrykt ved en kompleks lov. Formlen inkluderer udtryk V 2 og etablering af luftmodstandsstyrkens afhængighed af hastighed. For at studere denne afhængighed skal du overveje en graf, der viser, hvordan kuglehastigheden påvirker luftmodstandens kraft (fig. 8).

Skema 1 - Afhængighed af trækkraft på kuglehastighed

Lignende udseende grafer opnås for artillerigranater. Af grafen følger det, at luftmodstandens kraft stiger med stigende kuglehastighed. Forøgelsen af ​​modstandskraften op til en hastighed på 240 m/sek. er relativt langsom. Ved hastigheder tæt på lydens hastighed øges luftmodstandens kraft kraftigt. Dette forklares ved dannelsen af ​​en ballistisk bølge og i forbindelse hermed en forøgelse af forskellen i lufttryk på kuglens hoved- og bunddele;

- kugleformer. Kuglens form påvirker funktionen i formlen betydeligt. Spørgsmålet om den mest fordelagtige kugleform er ekstremt komplekst og kan ikke løses ud fra ekstern ballistik. Meget vigtig faktor når man vælger kuglens form, er det: kuglens formål, metoden til at føre den langs riflingen, kuglens kaliber og vægt, indretningen af ​​det våben, som den er beregnet til osv.

For at reducere effekten af ​​overskydende lufttryk er det nødvendigt at skærpe og forlænge kuglens hoved. Dette forårsager en vis rotation af fronten af ​​hovedbølgen, på grund af hvilken overtryk luft på kuglens hoved. Dette fænomen kan forklares ved, at efterhånden som hoveddelen bliver skarpere, falder hastigheden, hvormed luftpartikler frastødes til siderne fra kuglens overflade.

Erfaringen viser, at kuglehovedets form spiller en mindre rolle for luftmodstanden. Hovedfaktoren er højden af ​​hoveddelen og den måde, den er forbundet med den forreste del. Normalt opfattes generatrixen af ​​kuglens hoveddel for at være en cirkelbue, hvis centrum enten er ved bunden af ​​hoveddelen eller lidt under den (fig. 9). Haledelen er oftest lavet i form af en keglestub med en hældningsvinkel af generatricen (fig. 10).

Figur 8 - Formen på kuglens ogive del

Figur 9 - Formen på bunden af ​​kuglen

Luftstrømmen omkring den koniske haledel er meget bedre. Område lavt tryk næsten fraværende og hvirveldannelse er meget mindre intens. Ud fra et eksternt ballistisk synspunkt er det fordelagtigt at gøre den forreste del af kuglen muligvis kortere. Men med en kort forreste del er kuglens korrekte indflydelse på tøndens rifling vanskelig: demontering af kuglehuset er muligt. Det skal bemærkes, at vi kun kan tale om den mest fordelagtige form af en kugle for en bestemt hastighed, da der for hver hastighed er sin egen mest fordelagtige form.

I fig. 9 viser de mest fordelagtige former for projektiler til forskellige hastigheder. Den vandrette akse viser projektilhastigheder, og den lodrette akse viser projektilhøjder i kalibre.

Figur 9 - Afhængighed af projektilets relative længde af hastighed

Som du kan se, øges længden af ​​hoveddelen og projektilets samlede længde med stigende hastighed, og haledelen falder. Denne afhængighed forklares ved, at hoveddelen af ​​luftmodstandskraften ved høje hastigheder falder på hoveddelen. Derfor lægges hovedvægten på at reducere hoveddelens modstand, hvilket opnås ved at skærpe og forlænge det. Halen af ​​projektilet er i dette tilfælde lavet kort, så projektilet ikke er for langt.

Ved lave projektilhastigheder er lufttrykket på hoveddelen lille, og vakuumet bag denne del udgør, skønt mindre end ved høje hastigheder, en betydelig del af den samlede luftmodstandskraft. Derfor er det nødvendigt at lave en relativt lang konisk haledel af projektilet for at reducere virkningen af ​​det udtømte rum. Hoveddelen kan være kortere, da dens længde er af mindre betydning i dette tilfælde. Slibningen af ​​halen er især høj for projektiler, hvis hastighed mindre fart lyd. I dette tilfælde er dråbeformen mest fordelagtig. Denne form gives til miner og luftbomber.

Eksperimenter pr. definition

Siden 1860 er der blevet udført eksperimenter i forskellige lande med projektiler af forskellige kaliber og former for at bestemme.

Skema 2 - Kurver til forskellige former skaller: 1, 2, 3 - lignende i form; 4 - let kugle

Ved at undersøge kurverne for projektiler af lignende form, kan man være overbevist om, at de også har lignende udseende. Dette gør det muligt tilnærmelsesvis at udtrykke for et bestemt projektil i form af et andet projektil, taget som en standard, ved hjælp af en konstant faktor i:

Denne multiplikator, eller forholdet mellem et givet projektil og et andet projektil taget som standard, kaldes projektilformkoefficienten. For at bestemme formkoefficienten for et projektil er det nødvendigt at eksperimentelt finde luftmodstandskraften for det for enhver hastighed. Brug derefter formlen, du kan finde

Ved at dividere det resulterende udtryk med får vi formfaktoren

Forskellige videnskabsmænd har givet forskellige matematiske udtryk til beregning For eksempel udtrykte Siachi (graf 3) loven om modstand med følgende formel

hvor F(V) - modstandsfunktion.

Graf 3 - Lov om modstand

N.V. modstandsfunktion Maievsky og N.A. Zabudsky er mindre end Siacci-resistensfunktionen. Konverteringsfaktor fra Siaccis modstandslov til N.V.s modstandslov. Mayevsky og N.A. Zabudskys gennemsnit er 0,896.

På Militærteknisk Artilleriakademi opkaldt efter. F.E. Dzerzhinsky udledte loven om luftmodstand for langdistanceprojektiler. Denne lov blev opnået baseret på behandling af resultaterne af speciel skydning med langrækkende granater og kugler. Modstandsfunktionerne i denne lov er valgt således, at i ballistiske beregninger for langtrækkende projektiler, såvel som for kugler og fjerbeklædte projektiler (miner), er formkoefficienten så tæt på enhed som muligt. Funktionen for hastigheder mindre end 256 m/sek. eller større end 1410 m/sek. kan udtrykkes som en monomial. Lad os bestemme koefficienten

For V< 256 м/ сек

For V > 1410 m/s

Når du angiver en formfaktor, bør du altid angive i forhold til hvilken modstandslov den er givet. I formlen til bestemmelse af luftmodstandens kraft, erstatter vi, får vi

Den gennemsnitlige værdi af formkoefficienten for Siacci's modstandslov er angivet i tabel. 3.

Tabel 3 - i værdier for forskellige projektiler og kugler

Det er en del af den samlede aerodynamiske kraft.

Modstandskraften er normalt repræsenteret som summen af ​​to komponenter: nul-løft modstand og induceret modstand. Hver komponent er karakteriseret ved sin egen dimensionsløse modstandskoefficient og en vis afhængighed af bevægelseshastigheden.

Træk kan bidrage til både ising fly(på lave temperaturer luft), og forårsage opvarmning af flyets frontale overflader ved supersoniske hastigheder ved stødionisering.

Træk ved nul løft

Denne modstandskomponent afhænger ikke af størrelsen af ​​den skabte løftekraft og består af vingens profilmodstand, modstanden af ​​flyets strukturelle elementer, der ikke bidrager til løftekraften, og bølgemodstand. Sidstnævnte er signifikant, når man bevæger sig med nær- og supersoniske hastigheder, og er forårsaget af formationen chokbølge, der bortfører en betydelig del af bevægelsesenergien. Bølgemodstand opstår, når flyet når en hastighed svarende til det kritiske Mach-tal, når en del af strømmen, der flyder rundt om flyvingen, opnår supersonisk hastighed. Jo større det kritiske tal M er, jo større vingesejlingsvinklen er, jo mere spids er vingens forkant, og jo tyndere er den.

Modstandskraften er rettet mod bevægelseshastigheden, dens størrelse er proportional med det karakteristiske område S, tætheden af ​​mediet ρ og kvadratet af hastigheden V:

C x 0 er den dimensionsløse aerodynamiske modstandskoefficient, opnået fra lighedskriterier, for eksempel Reynolds- og Froude-tal inden for aerodynamik.

Bestemmelse af det karakteristiske område afhænger af kroppens form:

• i det enkleste tilfælde (bold) - tværsnitsareal;
• for vinger og empennage - området af fløjen/empennage i plan;
• til propeller og rotorer af helikoptere - enten området af bladene eller det fejede område af rotoren;
• til aflange rotationsorienterede legemer hen ad flow (skrog, luftskibsskal) - reduceret volumetrisk areal svarende til V 2/3, hvor V er kroppens volumen.

Den kraft, der kræves for at overvinde en given komponent af trækkraften, er proportional med Cuba fart.

Induktiv reaktans

Induktiv reaktans(Engelsk) løfte-induceret træk) er en konsekvens af dannelsen af ​​løft på en vinge med begrænset spændvidde. Asymmetrisk strømning omkring vingen fører til, at luftstrømmen slipper ud af vingen i en vinkel i forhold til strømmen, der falder ind på vingen (den såkaldte flowbevel). Under vingens bevægelse er der således en konstant acceleration af massen af ​​indkommende luft i en retning vinkelret på flyveretningen og rettet nedad. Denne acceleration er for det første ledsaget af dannelsen af ​​en løftekraft, og for det andet fører den til behovet for at bibringe kinetisk energi til den accelererende strøm. Antal kinetisk energi, nødvendig for at give en hastighed til strømmen vinkelret på flyveretningen, og vil bestemme mængden af ​​induktiv reaktans.

Størrelsen af ​​induceret modstand påvirkes ikke kun af størrelsen af ​​løftekraften, men også af dens fordeling langs vingespændet. Minimumsværdien af ​​induktiv modstand opnås med en elliptisk fordeling af løftekraften langs spændvidden. Når du designer en vinge, opnås dette ved hjælp af følgende metoder:

• at vælge en rationel vingeplanform;
• brugen af ​​geometrisk og aerodynamisk twist;
• montering af hjælpeflader - lodrette vingespidser.

Induktiv reaktans er proportional firkant løftekraft Y, og omvendt vingeareal S, dets forlængelse λ, medium tæthed ρ og firkant hastighed V:

Induceret luftmodstand yder således et væsentligt bidrag, når der flyves ved lave hastigheder (og som følge heraf ved høje angrebsvinkler). Det stiger også, efterhånden som flyets vægt stiger.

Total modstand

Er summen af ​​alle typer modstandskræfter:

x = x 0 + x jeg

Siden træk ved nul løft x 0 er proportional med kvadratet af hastigheden og den induktive x jeg- er omvendt proportional med kvadratet af hastigheden, så giver de forskellige bidrag kl forskellige hastigheder. Med stigende hastighed, x 0 vokser, og x jeg- fald, og grafen for den samlede modstand x på hastighed ("påkrævet trykkurve") har et minimum ved kurvernes skæringspunkt x 0 og x jeg, hvor begge modstandskræfter er lige store. Ved denne hastighed har flyet det mindste modstand for en given løftekraft ( lig med vægt), og derfor den højeste aerodynamiske kvalitet.

Wikimedia Foundation. 2010.

Dannelse af luftmodstandsstyrke. I fig. 78 og 81 viser de luftstrømme, der genereres under bevægelsen af ​​en personbil og lastbil. Luftmodstandsstyrke P w består af flere komponenter, hvoraf den vigtigste er trækkraften. Sidstnævnte opstår på grund af det faktum, at når bilen bevæger sig (se fig. 78), skabes et overtryk foran den +AR luft, og bagtil - reduceret -AR(sammenlignet med atmosfærisk tryk). Lufttrykket foran bilen skaber modstand mod fremadgående bevægelse, og forsvinden af ​​luft bag bilen skaber en kraft, der har en tendens til at flytte bilen baglæns. Derfor end mere forskel tryk foran og bagved bilen, den mere kraft træk, og trykforskellen afhænger til gengæld af bilens størrelse, form og dens hastighed.

Ris. 78.

Ris. 79.

I fig. 79 viser værdierne (i konventionelle enheder) af modstand afhængigt af kroppens form. Figuren viser, at når den forreste del er strømlinet, reduceres luftmodstanden med 60 %, og når den bagerste del er strømlinet - kun med 15 %. Dette indikerer, at det lufttryk, der skabes foran bilen, har større indflydelse på dannelsen af ​​luftens trækkraft end vakuumet bag bilen. Strømliningen af ​​bilens bagende kan bedømmes ud fra bagruden - med en god aerodynamisk form ville den ikke

Det ser snavset ud, og hvis luftstrømmen er dårlig, suger bagruden støv ind.

I den samlede balance af luftmodstandsstyrker udgør modstandskraften cirka 60 %. Andre komponenter omfatter: modstand, der opstår ved passage af luft gennem køleren og motorrummet; modstand skabt af udragende overflader; luftfriktionsmodstand på overfladen og andre yderligere modstande. Værdierne for alle disse komponenter er af samme rækkefølge.

Samlet luftmodstandsstyrke P w koncentreret i midten af ​​vinden, som er midten største område dele af et legeme i et plan vinkelret på bevægelsesretningen. Generelt falder sejlets centrum ikke sammen med bilens massecenter.

Luftens trækkraft er produktet af kroppens tværsnitsareal og lufthastighedstrykket, under hensyntagen til strømlining af formen:

Hvor c x - dimensionsløs modstandskoefficient (aerodynamisk) modstand, under hensyntagen til strømlining; /'-frontalareal eller frontalprojektionsareal, m2; q= 0,5p B v a 2 - lufthastighedstryk, N/m 2. Som det kan ses af dimensionen, er lufthastighedstrykket en specifik kraft, der virker pr. arealenhed.

Ved at erstatte udtrykket for hastighedstrykket med formel (114), får vi

hvor v a er bilens hastighed; r i - luftdensitet, kg/m 3.

Frontal Square

hvor a er arealudfyldningsfaktoren; a = 0,78...0,80 for personbiler og a = 0,75...0,90 for lastbiler; H a, V a - højeste værdier henholdsvis bilens bredde og højde.

Luftmodstandens kraft beregnes også ved hjælp af formlen

Hvor k w = 0,5c x p - luftmodstandskoefficient, med dimensionen lufttæthed - kg/m 3 eller N s 2 /m 4. Ved havoverfladen, hvor luftdensiteten p = 1,225 kg/m3, k w = 0,61 c x, kg/m3.

Koefficienternes fysiske betydning k w Og c x er, at de kendetegner bilens strømlinende egenskaber.

Aerodynamiske test af bilen. Bilens aerodynamiske egenskaber studeres i en vindtunnel, hvoraf den ene blev bygget på det russiske forskningscenter for test og udvikling af motorkøretøjer. Lad os overveje metoden til at teste en bil i en vindtunnel udviklet i dette center.

I fig. 80 viser systemet af koordinatakser og virkningsretningen af ​​komponenterne i den samlede aerodynamiske kraft. Under prøvning bestemmes følgende kræfter og momenter: frontal aerodynamisk modstandskraft R x, sidekraft R, løfte op Pv rulle moment M x, væltende øjeblik Min, drejende øjeblik Mv

Ris. 80.

Under testning er køretøjet monteret på seks-komponent aerodynamiske vægte og fastgjort til platformen (se fig. 80). Køretøjet skal være påfyldt, udstyret og læsset iht teknisk dokumentation. Lufttrykket i dækkene skal være i overensstemmelse med fabrikkens betjeningsvejledning. Testene styres af en computer i henhold til programmet for automatiserede standardvægttests. Under testning skaber en speciel ventilator luftstrømme, der bevæger sig med en hastighed på 10 til 50 m/s med et interval på 5 m/s. Forskellige vinkler af luftstrømning på køretøjet i forhold til længdeaksen kan skabes. Værdierne af kræfter og momenter vist i fig. 80 og 81, registrerer og behandler computeren.

Under test måles også hastigheden (dynamisk) lufttryk. q. Baseret på måleresultaterne beregner computeren koefficienterne for de ovenfor anførte kræfter og momenter, hvorfra vi præsenterer formlen til beregning af modstandskoefficienten:

Hvor q- dynamisk tryk; F- frontal område.

Andre koefficienter ( Med y, c v s tx, s tu, c mz) beregnes på samme måde med substitution af den tilsvarende værdi i tælleren.

Værket hedder aerodynamisk modstandsfaktor eller effektiviseringsfaktor.

Luftmodstandskoefficientværdier k w Og c x til biler forskellige typer er angivet nedenfor.

Måder at reducere luftmodstanden. For at reducere luftmodstanden forbedres de aerodynamiske egenskaber af en bil eller et vejtog: i personbiler ændres karosseriets form (for det meste), og i lastbiler bruger de kåber, et fortelt og en skrånende forrude.

Antenne, spejl udseende, tagbøjler, ekstra forlygter og andre udragende dele eller åbne vinduer øger luftmodstanden.

Luftmodstandskraften i et vogntog afhænger ikke kun af formen af ​​de enkelte led, men også af samspillet mellem luftstrømme, der strømmer rundt om leddene (fig. 81). I intervallerne mellem dem dannes yderligere turbulenser, hvilket øger den samlede luftmodstand mod vejtogets bevægelse. Til hovedvejstog, der kører langs motorveje med høj hastighed, kan energiforbruget til at overvinde luftmodstand nå op på 50 % af effekten af ​​en bilmotor. For at reducere det er deflektorer, stabilisatorer, kåber og andre enheder installeret på vejtog (fig. 82). Ifølge Prof. A.N. Evgrafova, brugen af ​​et sæt monterede aerodynamiske elementer reducerer koefficienten c x sættevognsvogntog med 41%, bugseret tog - med 45%.

Ris. 81.

Ris. 82.

Ved hastigheder op til 40 km/t kraft P w mindre styrke rullemodstand på en asfaltvej, som følge heraf ikke tages hensyn til. Over 100 km/t er luftmodstandens kraft hovedkomponenten i tabet af trækbalance.