پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

تأثیر آیرودینامیک در طراحی خودروها از گذشته تاکنون

با نگاهی سطحی به روند تغییر شکل خودروها، از ابتدا تاکنون، متوجه می شویم که با گذشت زمان شکل و شمایل خودروها توسط شرکت های خودروساز از حالت گوشه دار و مکعبی مدام تغییر داده شده است.

به مرور زمان و با حذف اجزای مکعبی و قوس دار کردن بدنه، به شکل های امروزی رسیدند.

علت اصلی تغییر شکل در بدنه خودروها علم آیرودینامیک (Aerodynamics) بوده است. این علم با بررسی تأثیری که هوا بر خودروی درحال حرکت می گذارد، نیروهای وارده بر خودرو توسط جریان هوا را ارزیابی می کند و به ما کمک می کند تا با شناخت این نیروها و راه های کاهش یا افزایش این نیروها، در جهت کاهش مصرف سوخت، افزایش چسبندگی خودرو، کاهش نیروی مقاوم در برابر حرکت و… اقدام کنیم.

یکی از علل تغییر فرم بدنه خودروها کاهش نیروی درگ ایجادشده توسط هواست. این نیرو از برخورد سیالات، مخصوصاً هوا، به بدنه خودرو ایجاد می شود، در برابر حرکت خودرو از خود مقاومت نشان می دهد و با مجذور سرعت رابطه مستقیم دارد. مهندسان مکانیک گرایش سیالات با بررسی خطوط رگه (Streaklines)، که در اطراف بدنه خودرو در تونل باد ایجاد می شوند، سعی می کنند با بهبود فرم بدنه از تأثیرات این نیرو بکاهند.

ضریب درگ (Drag Coefficient) گزینه ای بدون بعد در محاسبه نیروی درگ است که به طراحی بدنه خودرو و افزودن یا کاستن برخی قطعات ظاهری خودرو بستگی دارد. همان طور که گفته شد نیروی درگ علاوه بر ضریب درگ با مجذور سرعت نیز رابطه مستقیم دارد، به همین دلیل در سرعت های بالا این نیرو به شدت افزایش می یابد و به یک مسئله مهم تبدیل می شود. پس تنها عاملی که می تواند در مقدار آن تأثیرگذار باشد ضریب درگ است. از این رو باید تلاش کنیم ضریب درگ را تا حد مجاز کم کنیم؛ با کاهش و یا حذف لبه های تیز در بدنه؛ شیب دار کردن قسمت جلوپنجره یا قوس دار کردن آن؛ کاهش سطح پشت خودرو با کوچک کردن قسمت صندوق با ایجاد مدل هایی در محصولات خود به نام های هاچ بک (HatchBack)، لیفت بک (LiftBack)، کم بک (KammBack) و فست بک (FastBack).

همچنین با حذف باربند (Roof-Rack)، تغییر شکل آینه های کناری (Side Mirrors) و استفاده از آنتن کوسه ای (Shark Fin Antenna) در خودرو به جای آنتن های معمولی، تا حد قابل توجهی از ضریب درگ و تأثیر نیروی درگ کاسته می شود.

کاهش نیروی درگ علاوه بر کاهش چشمگیر در مصرف سوخت به سرعت ماکسیمم (Top Speed) خودرو می افزاید و رسیدن به این سرعت را برای خودرو آسان تر می کند.
هوای اطراف خودروی درحال حرکت، علاوه بر نیروی درگ، نیرویی به سمت پایین (Down Force) و نیرویی به سمت بالا (lift) به خودرو وارد می کند که نیروی به سمت پایین، یا نیروی پایین گرا، توسط هوایی که از بالای خودرو می گذرد به خودرو وارد می شود و نیروی به سمت بالا یا لیفت توسط هوایی که از زیر خودرو می گذرد به خودرو اعمال می شود. مهندسان طراحی در تلاشند با اعمال تغییراتی در طراحی بدنه از نیروی لیفت بکاهند و از سویی دیگر به نیروی پایین گرا اضافه کنند. با افزایش نیروی پایین گرا به چسبندگی (Traction) خودرو به میزان قابل توجهی اضافه می شود و در پیچ ها با نگه داشتن خودرو در مسیر حرکت به پیچیدن آن کمک می کند.
بال عقب یا اسپویلر عقب (Rear Spoiler) از قطعاتی است که در بیش تر خودروهای مسابقه ای و در برخی خودروهای دیگر به صورت فابریک نصب می شود و وظیفه اصلی آن خنثی کردن نیروی لیفت با افزایش نیروی پایین گراست.

برای افزایش نیروی پایین گرا این قطعه را با زاویه ای رو به پایین نصب می کنند تا با عبور بیشتر جریان هوا از سطح بالای اسپویلر جریان هوا نیرویی از سمت پایین به خودرو وارد کند.
محمد جبارزاده شیاده/ کارشناسی مهندسی مکانیک
پایگاه خبری اسب بخار

آیرودینامیک طراحی خودرو مقالات فنی