Подъемная и прижимная силы

Лекция 2

ВНЕШНИЙ ТЮНИНГ: автомобильная аэродинамика

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

Почему автоспортсмены и их команды тратят кучу времени и сил на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками в так называемых аэродинамических тубах?

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА - установка, создающая поток газа (в большинстве случаев воздуха) с целью изучения воздействия его на обтекаемый объект - самолёт, ракету, автомобиль, корабль, спускаемый космический аппарат, мост, здание и др., а также экспериментального изучения аэродинамических явлений. Принцип обратимости движения, согласно которому перемещение тела в неподвижном воздухе может быть заменено движением воздуха относительно неподвижного тела, при соблюдении условий подобия теории позволяет получать значение силовых и тепловых нагрузок, действующих на исследуемый объект.

Чтобы понять все это, нужно сначала коснуться общих принципов аэродинамики.

Подъемная и прижимная силы

В зависимости от формы, любой объект, движущийся сквозь воздух, будет всегда либо подниматься вверх, либо наоборот, прижиматься к земле. Силы, действующие на него в этих случаях, известны как подъемная и, соответственно, прижимная. Большинство машин благодаря форме кузова при езде склонны к подъему и отрыву от земли.

Причину этого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли. Эффект Бернулли состоит как раз в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.

Когда машина движется куда-то, она непрерывно "бомбардируется" воздушными молекулами. Столкнувшись с машиной "лоб в лоб", воздух стремится переместиться в какое-нибудь другое место. Тут возможны два варианта: либо воздушный поток обтекает машину сверху, либо он перемещается вниз, под ее днище.

Возможно, вы подумаете, что так как над машиной, грубо говоря, больше пространства, давление на ее крышу должно быть выше. Но это не так. При езде давление над машиной ниже, чем под ней, благодаря как раз эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше. Поэтому при наборе скорости машина все сильнее стремится "взлететь" – ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.

Поиск по сайту: