Η αεροδυναμική είναι μία από τις πιο εξεζητημένες επιστήμες, με μεγάλη σημασία στον χώρο του αυτοκινήτου. Πόσο σημαντική είναι;
Αεροδυναμική & κατανάλωση
57.474 Επισκέψεις στο άρθρο (7/3/2017)
Ευρώ στον άνεμο... Όλοι καταλαβαίνουν πως οι αεροδυναμικές δυνάμεις αυξάνονται με την ταχύτητα. Πόσοι όμως ξέρουν ότι από τα 60 χλμ./ώρα κιόλας η αντίσταση του αέρα απορροφά περισσότερη ενέργεια από ότι η αντίσταση κύλισης, από τα κινούμενα μέρη και τα ελαστικά του αυτοκινήτου μαζί;
Καθοριστικός παράγοντας για την κατανάλωση είναι η ταχύτητα κίνησης ενός αυτοκινήτου, αναφερόμενοι στην σταθερή ταχύτητα ταξιδιού χωρίς επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις. Νομίζετε ότι είναι τυχαίο, που σε όλο σχεδόν τον κόσμο το όριο στους αυτοκινητόδρομους είναι 120-130 χλμ./ώρα; Εκτός από την ασφάλεια ρόλο για την επιλογή το ορίου αυτού παίζει και η οικονομία στην σπατάλη καυσίμων. Περίπου το 70-80% της ισχύος ενός κινητήρα στον αυτοκινητόδρομο (σε ταχύτητες 130-140 χλμ./ώρα) αναλώνεται στην αεροδυναμική αντίσταση, ενώ σχεδόν όλη η υπόλοιπη ισχύς στην αντίσταση κύλισης (τριβές κινητήρα και κινούμενων μερών και τριβή ελαστικών με το δρόμο).
Η αεροδυναμική αντίσταση είναι ένα «τέρας», που τρέφεται με ισχύ από τον κινητήρα και κατά συνέπεια με καύσιμο. Η αεροδυναμική αντίσταση ονομάζεται και οπισθέλκουσα. Αναπτύσσεται όταν ένα αντικείμενο κινείται και μετατοπίζει το ρευστό (αέρα στην περίπτωση του αυτοκινήτου) που συναντά. Όπως γίνεται αντιληπτό η αντίσταση του αέρα είναι αντίθετη με την φορά που κινείται το αυτοκίνητο. Μάλιστα αυξάνεται με το τετράγωνο της ταχύτητας. Αυτό φαίνεται από τον τύπο υπολογισμού της συνολικής αεροδυναμικής αντίστασης:
D = 1/2 x Cd x p x A x V2, όπου:
ρ: η πυκνότητα του ρευστού,
Α: η μετωπική επιφάνεια του οχήματος,
V: η ταχύτητα του οχήματος ,
Cd: η αεροδυναμική αντίσταση
Είναι προφανές λοιπόν γιατί η συνολική αεροδυναμική αντίσταση αυξάνει και μάλιστα γεωμετρικά σε σχέση με την ταχύτητα.
Με ένα χοντροκομμένο παράδειγμα θα καταλάβει κανείς πόσο δραματικά αυξάνεται η αντίσταση σε σχέση με την ταχύτητα του αυτοκινήτου. Χρειαζόμαστε ισχύ περίπου 25 ίππων για τελική ταχύτητα 100 χλμ./ώρα, 105 ίππων για 200 χλμ./ώρα και σχεδόν 1.000 ίππους για τελική 400 χλμ/ώρα.! Στην τελική ταχύτητα του αυτοκινήτου η αεροδυναμική αντίσταση εξισώνεται με τη μέγιστη ισχύ, του κινητήρα. Στην πράξη, περίπου το 40% της συνολικής αντίστασης του αέρα προέρχεται από τις αναλογίες και το σχήμα του αυτοκινήτου, με το ένα τέταρτο αυτού να προέρχεται αντίστοιχα από την επιφανειακή δομή του οχήματος και άλλα στοιχεία, όπως οι καθρέπτες, τα φώτα, οι πινακίδες κυκλοφορίας και οι κεραίες. Ένα ακόμα 10% της συνολικής αντίστασης προέρχεται από λειτουργικά ανοίγματα που κατευθύνουν τον αέρα κατάλληλα προς τα φρένα, τον κινητήρα ή το κιβώτιο. ¶λλο ένα 20% της συνολικής αντίστασης του αέρα προέρχεται από το κάτω μέρος του πατώματος, ενώ το 30% οφείλεται στους τροχούς και τους θόλους των τροχών.
«Διαφορετικά μεγέθη με το ίδιο σχήμα, έχουν τον ίδιο συντελεστή αεροδυναμικής Cd, όχι όμως και την ίδια συνολική αεροδυναμική αντίσταση».
Η αεροδυναμική στην καθημερινότητα
Η ραγδαία εξέλιξη της αεροδυναμικής σήμερα έφερε στο προσκήνιο ανάλογα σχεδιασμένα αυτοκίνητα. Ο μέσος όρος του συντελεστή οπισθέλκουσας του μέσου ευρωπαϊκού αυτοκινήτου τη δεκαετία του Ά80 ήταν 0,45. Σήμερα όχι μόνο έχει πέσει κάτω από 0,30, αλλά έχουμε και εξαιρετικά παραδείγματα, όπως οι Mercedes CLA και A-Class Sedan με Cd 0.22 ή το Audi A4 με 0.23!
Με ένα χοντροκομμένο παράδειγμα θα καταλάβει κανείς πόσο δραματικά αυξάνεται η αντίσταση σε σχέση με την ταχύτητα του αυτοκινήτου. Χρειαζόμαστε ισχύ περίπου 25 ίππων για τελική ταχύτητα 100 χλμ./ώρα, 105 ίππων για 200 χλμ./ώρα και σχεδόν 1.000 ίππους για τελική 400 χλμ/ώρα.! Στην τελική ταχύτητα του αυτοκινήτου η αεροδυναμική αντίσταση εξισώνεται με τη μέγιστη ισχύ, του κινητήρα. Στην πράξη, περίπου το 40% της συνολικής αντίστασης του αέρα προέρχεται από τις αναλογίες και το σχήμα του αυτοκινήτου, με το ένα τέταρτο αυτού να προέρχεται αντίστοιχα από την επιφανειακή δομή του οχήματος και άλλα στοιχεία, όπως οι καθρέπτες, τα φώτα, οι πινακίδες κυκλοφορίας και οι κεραίες. Ένα ακόμα 10% της συνολικής αντίστασης προέρχεται από λειτουργικά ανοίγματα που κατευθύνουν τον αέρα κατάλληλα προς τα φρένα, τον κινητήρα ή το κιβώτιο. ¶λλο ένα 20% της συνολικής αντίστασης του αέρα προέρχεται από το κάτω μέρος του πατώματος, ενώ το 30% οφείλεται στους τροχούς και τους θόλους των τροχών.
«Διαφορετικά μεγέθη με το ίδιο σχήμα, έχουν τον ίδιο συντελεστή αεροδυναμικής Cd, όχι όμως και την ίδια συνολική αεροδυναμική αντίσταση».
Η αεροδυναμική στην καθημερινότητα
Η ραγδαία εξέλιξη της αεροδυναμικής σήμερα έφερε στο προσκήνιο ανάλογα σχεδιασμένα αυτοκίνητα. Ο μέσος όρος του συντελεστή οπισθέλκουσας του μέσου ευρωπαϊκού αυτοκινήτου τη δεκαετία του Ά80 ήταν 0,45. Σήμερα όχι μόνο έχει πέσει κάτω από 0,30, αλλά έχουμε και εξαιρετικά παραδείγματα, όπως οι Mercedes CLA και A-Class Sedan με Cd 0.22 ή το Audi A4 με 0.23!
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
