Суббота, 18.05.2024, 08:45 RSS
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум любителей автомобилей "Москвич" » База знаний » История автомобилей "Москвич" » Аэродинамика (Продувка автомобиля Москвич-2141)
Аэродинамика
dana156Дата: Среда, 10.06.2009, 16:51 | Сообщение # 1
Постоялец
Группа: Club Member
Сообщений: 153

Имя: Алексей
Авто: 214145
Город: оренбург

Репутация: 0
Статус: Не в сети
Аэродинамика

Продувка автомобиля Москвич-2141,
Дмитровский автополигон, 1988
Несмотря на то, что кузов "Москвича" был позаимствован у "Симки", инженерами АЗЛК была проведена определенная работа по доводке аэродинамических характеристик машины. Поскольку основное отличие "Москвича" от "Симки" заключалось в оформлении передней части, специалисты завода сосредоточили свое основное внимание именно на ней, а также пытались улучшить обтекание днища машины. В частности, скругленная передняя кромка капота позволила достичь безотрывного обтекания передка. Для уменьшения завихрений воздуха под днищем машины перед картером двигателя был установлен аэродинамический щиток. За счет удачного с потребительской точки зрения обтекания боковин, на которых поток воздуха был направлен вниз, удалось избавиться от брызговиков как за передними, так и за задними колесами.
К сожалению, в то время СССР не обладал собственной полноразмерной аэродинамической трубой для продувки автомобилей, а авиационные трубы были не слишком приспособлены для автомобилей. Масштабные модели автомобиля продувались на кафедре механики МГУ, а на заключительном этапе разработки полноразмерные образцы испытывались в ЦАГИ и на фирме Renault. Коффициент обтекаемости серийного автомобиля был объявлен равным 0,35. Это весьма неплохой параметр даже по сегодняшним меркам, а уж в восьмидесятых годах, для отечественной машины это была просто победа.
В 1988 году у отечественного автопрома появилась, наконец, своя полноразмерная аэродинамическая труба, построенная на Дмитровском автополигоне под Москвой. И в нее сразу же был направлен серийный "Москвич-2141". Отчет об этом знаменательном событии был опубликован в журнале "За рулем", на обложке которого была помещена гордая фотография "Москвича", установленного на шестикомпонентных весах дмитровской трубы. На фото видно в целом плавное обтекание машины. В зоне боковин кузова поток воздуха направлен вниз, за счет этого обеспечивается относительная чистота машины даже в слякоть. Обтекание задней двери безотрывное, именно это позволило отказаться от заднего стеклоочистителя, хотя сначала завод планировал устанавливать его как дополнительное оборудование. Однако в статье не было самого главного: цифр. Журнал не поместил результата испытаний серийного "Москвича". В то время я не придал этому значения, ведь "точную" цифру я уже знал ранее. Но все оказалось не так просто.
Здесь я хочу отвлечься и обсудить ту часть кузова "Симки", которая перешла на "Москвич" практически без изменений, и которая была неподвластна инженерам при доводке машины, а именно задок. В нескольких следующих абзацах содержатся интересные данные, полученные немецкими инженерами в 70-х годах при работе над первыми моделями "Гольфа", "Пассата" и "Ауди-100". Конечно, с тех прошло уже более 20 лет, но выводы, сделанные тогда, применимы и сейчас, тем более к автомобилю, который был скопирован с машины, выпущенной в 1975 году. Эта информация позволяет оценить аэродинамическую эффективность задней части "Москвича", а также проделанную работу по снижению аэродинамического сопротивления машины.

Влияние угла наклона панели задка на значение коэффициента Cx
и на положение линии отрыва потока
На рисунке вверху показано влияние угла наклона панели задка на коэффициент сопротивления воздуха и положение линии отрыва. На автомобилях с круто срезанной задней частью, с углом наклона задней панели к горизонтали от 40 до 60 градусов, линия отрыва потока совпадает с задней кромкой крыши. Кромочные вихри в форме вихревых трубок, которые создают на нацеленной поверхности задка разрежение, не возникают (см. нижний ряд рисунков на иллюстрации вверху).[19]

Изменеиие Cx в зависимости от наклона двери задка
В рассматриваемом случае базовый коэффициент аэродинамического сопротивления составляет: Cw=0,40. Если угол наклона поверхности задка уменьшать, то можно получить граничное значение угла, при котором линия отрыва переходит с кромки крыши на нижнюю кромку наклонной поверхности задка (см. верхний ряд рисунков). Одновременно образуются два сильных вращающихся вовнутрь продольных вихря, которые индуцируют на наклонной поверхности задка сильное разрежение (см. правый верхний эскиз на рисунке вверху). Этот процесс сопровождается повышением аэродинамического сопротивления, которое в рассматриваемом случае составляет 10%.[19]
Если угол наклона поверхности задка уменьшать дальше, то значение коэффициента аэродинамического сопротивления вследствие ослабления интенсивности продольных трехмерных вихрей снова уменьшается. При угле наклона 23° получается значение Cw=0,40, такое же, как у автомобиля с круто срезанной задней частью. Для низких спортивных купе допустимы углы наклона панели задка до 15°, что дает по сравнению с круто срезанной формой задней части уменьшение коэффициента аэродинамического сопротивления почти на 15%.[19]
Имеющие место на графике характерные точки залома кривой коэффициента аэродинамического сопротивления в зависимости от угла наклона панели задка соответствуют строго зафиксированным значениям угла наклона задка лишь тогда, когда переход крыши и поверхности задка выполнен в виде острой кромки (без округления). Если же этот переход выполнен со округлением, то переходная область, характеризующаяся пульсирующим изменением положения линии отрыва, перемещающейся с кромки крыши на нижнюю кромку наклонной панели задка, ограничивается диапазоном 28° ¬ 32°.[19]
Угол наклона задней двери "Москвича" составляет примерно 27°, то есть чуть меньше, чем пограничное значение, при котором линия отрыва потока прыгает с нижней кромки двери на верхнюю и обратно. У "Москвича" срыв потока в задней части машины происходит строго по нижней кромки двери, и уже эта однозначность хороша сама по себе. Это положительно сказывается на чистоте заднего стекла, но отрицательно влияет на коэффициент лобового сопротивления. С точки зрения аэродинамического сопротивления у "Москвича" совершенно неудачный задок .

Стандартный Москвич-2141.
Угол наклона задка - 27° Возможное решение задней части Москвича.
Угол наклона задка - 21°
А ведь снизить Cx на целых пять-шесть сотых можно было очень просто: приподнять задок, тем самым сделав его более пологим. Посмотрите на рисунки: слева стандартный "Москвич" с кузовом, доставшимся от "Симки", справа — практически такая же машина, но с приподнятым задком. Ничего не напоминает? Может быть, Citroen? SAAB 900? Или Opel Vectra? В облике машины сразу появилась какая-то лихость, спортивная нотка. Между прочим, у Citroen CX наклон задней двери по отношению к горизотали составлял 21°, а у нынешнего SAAB 9-3 — 20°. Посмотрите на график вверху, и сразу станет понятно, что это не просто "спортивный стиль", это суровая жизненная необходимость для "длинных" хетчбеков. Конечно, такой задок ухудшает обзорность, но если продлить заднее стекло измененного "Москвича" до задней кромки двери, то обзорность практически не изменится.

Citroen CX
Год выпуска: 1974
Я не верю, что инженерам АЗЛК были недоступны эти данные. Книга, содержащая процитированную информацию, вышла в 1981 году. Учитывая, что она является сборником работ, проделанных разными командами разных фирм и исследовательских институтов, сами эти работы должны были быть доступны по отдельности еще раньше. Но даже если у дизайнеров АЗЛК не было доступа к литературе, примеры в "железе" были под носом, достаточно было посмотреть, например, на модели CX и GS фирмы Citroen, чтобы понять, в каком направлении нужно двигаться. Гладкое днище, обтекатель под двигателем, сильно наклоненные лобовое стекло и решетка радиатора, небольшой наклон задка, выступы-"ребра" по бокам задней двери - все это было уже реализовано и доказало свою эффективность. Нужно было лишь скопировать удачное решение! Вместо этого констукторы "Москвича", взяв за основу совершенно рядовую машину, побоялись или не захотели вносить во внешний вид практически никаких изменений. Сейчас уже думается, что они не стали бы даже сильно изменять передок, если бы смогли втиснуть москвичевский мотор под капот "Симки".
Ровно через 10 лет после статьи в журнале "За рулем" газета "Авторевю" решила повторить эксперимент, и испытать "Святогор" - модернизированный "Москвич" с измененным передком и двухлитровым двигателем Renault. Правда, брызговики за задними колесами, которые завод стал устанавливать на конвейре, испытатели убирать не стали. Измеренный ими коэффициент Cx оказался равным 0,47, на четверь больше, чем было заявлено заводом!

Москвич-2141-00 "Святогор",
Дмитровский автополигон, 1998
Неужели завод бессовестно обманывал своих покупателей? Как бы это сказать... в общем, да. Другое дело, что такой "обман" довольно распространен в автомобильном мире. Конечно, никто не придумывает значения Cx из головы. Машину действительно испытывают. Вопрос в том, как, где, и какую именно машину.
Во-первых, коэффициент Cx можно просто вычислить, например по мощности мотора, массе машины и максимальной скорости. Расчетные методы недостаточно точны, и не позволяют определить, какая именно деталь требует доработки для того, чтобы снизить лобовое сопротивление, однако вполне могут служить официальным значением, помещенным в руководство по эксплуатации. А то, что при определении Cx таким способом можно "немного" ошибиться, можно использовать для "улучшения" параметров машины на бумаге. В конце концов, потребителя больше интересуют расход топлива и максимальная скорость, чем какой-то абстрактный коэффициент.
Во-вторых, машину можно специально подготовить: закрыть щели в решетке радиатора, заклеить стыки и проемы липкой лентой, снять зеркала, стеклоочистители, установить колпаки на колеса и спойлер на заднюю дверь. Все это, конечно, не очень красиво, но ведь заявлятся Cx автомобиля, а не автомобиля с зеркалом, правда?
Третий способ — это использование "хороших" аэродинамических установок. Поскольку все установки разные и по конструкции, и по размерам, то испытания в разных установках могут дать различные результаты. Конечно, весы аэродинамических труб тарируются с помощью "эталонных" автомобилей, но где гарантия, что если две трубы показывают одинаковый Cx для эталонного тягача, они покажут одинаковый же Cx для другого автомобиля? Напомню, финальные испытания "Москвича" проводились во Франции.
Все эти уловки и дают возможность указывать Cx, значение которого может сильно расходиться с испытаниями обычной серийной машины в конкретной аэродинамической трубе. Но все-таки 0,35 и 0,47... уж слишком велика разница. Не верится, что при такой неудачной форме задней части конструкторы АЗЛК смогли добиться великолепного на то время значения Cx только за счет измененного по сравнению с "Симкой" передка и заклеенных "липучкой" дверных проемов.
Здесь стоит вспомнить о выставке "Автодизайн", проходившей в 1988 году на ВДНХ в Москве. На выставке был показан Москвич с аэродинамическим обвесом, разработанным на заводе. Он, в частности, включал гладкие колесные колпаки, аэродинамические профили порогов и спойлер над задней дверью. Подчеркиваю, спойлер располагался не снизу двери, а в ее верхней части. Таким образом, спойлер помогал перенести линию срыва потока с нижней кромки задней двери наверх и избежать продольных вихрей, приводящих к увеличению аэродинамического сопротивления. Поскольку такая схема обтекания задка приводит к интенсивному забрызгиванию заднего стекла дорожной грязью, машина была оборудована стеклоочистителем на задней двери. Коэффициент обтекаемости этой машины был объявлен равным 0,37. Где инженеры АЗЛК добыли оставшиеся 2 "сотки" - непонятно. Так или иначе, заявленный коэффициент 0,35 был близок к правде только на сильно "затюнингованной" машине и не мог быть достигнут на серийном автомобиле. Думается, что Cx серийной машины составлял где-то 0,42-0,45.
Кроме того, вполне возможно, что при рестайлинге передней части "Москвича" в 1997 году было нарушено обтекание передка, и коэффициент лобового сопротивления, будучи и без того выше "официального", опять подрос, теперь уже за счет передней части автомобиля. Также стоит отметить, что с выпуском "Святогора" АЗЛК перестал устанавливать обтекатель под передним бампером. Стали шире шины. Брызговики вошли в стандартную комплектацию. А как изменились процессы под капотом? Это вообще никому не известно. Но то, что "Святогор-Рено" легко перегревается, говорит о наличии каких-то проблем с охлаждением. В общем, модернизированный "Москвич" стал более симпатичным, но менее аэродинамичным. Самым правильным было бы испытать не "Святогор", а "настоящий" "Москвич-2141", но по правилам машина должна быть новая, только что с конвейра, а где же ее сейчас взять?

Прикрепления: 4048797.jpg (13.7 Kb) · 6443907.gif (41.0 Kb) · 8057567.gif (5.3 Kb) · 6633477.jpg (14.6 Kb) · 1924936.jpg (15.4 Kb)


- Я мог бы быть и хорошим, но все же я такой, какой я есть.

- Жизнь хороша, когда есть ППШ.

- Бог создал людей разными, Эйб Линкольн дал людям свободу, а Сэм Кольт всех уравнял.

Сообщение отредактировал dana156 - Среда, 10.06.2009, 17:03
 
dana156Дата: Среда, 10.06.2009, 16:54 | Сообщение # 2
Постоялец
Группа: Club Member
Сообщений: 153

Имя: Алексей
Авто: 214145
Город: оренбург

Репутация: 0
Статус: Не в сети
Ветер, ветер, ты могуч! (Про Святогор) Аэродинамика

ТРУБА ЗОВЕТ
Человечество всегда было неравнодушно к созданию циклопических сооружений. Вспомните сады Семирамиды, египетские пирамиды, колосса Родосского или памятник Петру Первому работы скульптора Зураба Церетели... А на окраине Токио, например, возвышается нечто, напоминающее гигантский элеватор; на самом-то деле это огромный крытый рукотворный склон для занятий горнолыжным спортом.
На территории Дмитровского автополигона тоже стоит одно из подобных сооружений. Правда, на первый взгляд это просто корпус современного здания. Но потом замечаешь, что с обеих сторон корпус словно зажат в струбцину гигантского микрометра: торцевые стены продолжены металлическим бункером, который образует вместе со зданием прямоугольный контур. Это и есть аэродинамическая труба — одна из самых больших и современных в мире. А поэтому далее мы будем величать ее с большой буквы — Трубой.
Построена она была в 1986 году по решению Совета Министров СССР. Тогда были убеждены, что ради благой цели стать законодателями мировой автомобильной моды не жалко десяти миллионов долларов на строительство, закупку за рубежом и монтаж самого лучшего оборудования. Так и сделали.
И вот прошло более десяти лет. Нет уже ни Совмина, ни СССР, да и ВАЗу, который единственный из отечественных автозаводов активно работал на полигоне с аэродинамикой своей "десятки", по-прежнему далеко до вершин мировой моды. А Труба осталась памятником советской эпохе. Но, слава Богу, памятником действующим. Аппаратура исправна, специалисты есть, и ничто не помешает нам в проведении первых в истории Авторевю аэродинамических тестов.
Для начала мы загоним в Трубу Москвич-Святогор и Волгу, чтобы сравнить их коэффициенты аэродинамического сопротивления.
"Так это же совершенно очевидно! — воскликнет иной читатель. — Вы только посмотрите на угол наклона ветровых стекол Москвича и Волги — и все сразу станет ясно! Волге рядом с Москвичом делать нечего! А если хотите узнать точные цифры — откройте заводские характеристики..."
Начнем с того, что коэффициент аэродинамического сопротивления Волги до нашего эксперимента, похоже, не знал никто в мире. Даже сами газовцы! Причем речь идет не только о ГАЗ-3110 — ни одну из полноразмерных моделей и модификаций вечно живой "двадцатьчетверки" никогда не продували в аэродинамических трубах.
А вот насчет того, в чью пользу будут результаты эксперимента, мы и сами не сомневались. Конечно, Москвич окажется более обтекаемым. Появившийся в середине восьмидесятых годов "сорок первый" сильно отличался от прямоугольных Жигулей и Москвичей предыдущего поколения. Все говорили о прогрессивных формах кузова, о новом дизайне и снижении коэффициента аэродинамического сопротивления... "Сорок первый" назывался тогда лучшим отечественным автомобилем с точки зрения аэродинамики. Вазовская "восьмерка" с ее угловатыми формами казалась явно хуже. Известно, что первые образцы переднеприводных Москвичей возили в Европу и продували в тамошних трубах, а потом и здесь, на полигоне. И измеренный Сх был равен 0,37—0,38.
Осталось проверить — так ли это?
НАЛЕТЕЛИ ВЕТРЫ ЗЛЫЕ
Мы не готовили автомобили к продувке специально. Ведь можно снять с машины щетки стеклоочистителей, наружные зеркала и брызговики — и Сх будет меньше (а чем Сх меньше — тем лучше). А если заклеить скотчем "лишние" отверстия в кузове и поставить дополнительные щитки-обтекатели и удачно подобранные спойлеры, то аэродинамику можно еще улучшить. И не секрет, что некоторые автопроизводители себе такое позволяют. Мы же хотели продуть автомобили в их естественном виде — такими, какими они были куплены в Москве.
Кстати, по правилам, для аэродинамических испытаний годятся новые автомобили, даже не прошедшие обкатку. (Дело в том, что дорожная тряска вызывает постепенное смещение деталей кузова и подвески — увеличиваются зазоры, изменяется дорожный просвет. И все это отражается на аэродинамике.) И наши подопечные с пробегом по 300 км идеально подходили для испытаний.
По лестнице мы поднимаемся на третий этаж здания, в пультовый зал Трубы. Здесь — экраны управляющих компьютеров, пульты измерительной аппаратуры и экран монитора, на котором виден стоящий в Трубе автомобиль. Хотя можно увидеть его и "живьем" — за толстыми стеклами расположенных прямо перед операторами окон. А можно, минуя тамбур, пройти внутрь Трубы и открыть тяжеленную дверь, ведущую на рабочую площадку (при этом на схеме Трубы зеленый светодиод сменится красным — осторожно, в рабочей зоне люди!), — и выйти прямо к автомобилю.

Так выглядит поворотная платформа снизу. На ней же смонтированы сложные шестикомпонентные весы (нижний снимок) Гулкое пространство возле машины высвечено мощными лампами. Но спереди и сзади все тонет во тьме, и можно скорее почувствовать, нежели увидеть, что мы стоим в огромном диффузоре прямоугольного сечения — в сужении Трубы, сделанном для увеличения скорости потока воздуха. Автомобиль загоняют сюда, отворяя боковую секцию стены, и ставят на поворотную площадку в центре. Каждое из колес при этом оказывается на одной из четырех чашек электромеханических шестикомпонентных весов. Названы они так потому, что измеряют действующие на автомобиль силы и моменты по трем осям — x, y и z.
Всего получается шесть компонентов, и потому внизу под площадкой — шесть коромысловых весов, чьи противовесы балансируют в равновесном состоянии с помощью шаговых электродвигателей. Эти точнейшие весы, на которые может встать легкий грузовик, реагируют на брошенную копеечную монету!
В машину кладут балласт, имитируя присутствие в салоне трех седоков, и оставляют на "ручнике" и на передаче. И все — никакой страховки! А не сдует? "За всю историю полигонной трубы сдуло лишь Ford Transit. Молодые тогда были, неопытные — не учли, что микроавтобус с большой боковой площадью кузова нельзя поворачивать на 20 о к потоку воздуха, как того формально требует методика испытаний. Transit улетел, словно пушинка, и был буквально размазан о страховочную решетку на выходе из рабочей части трубы".
И вот Труба оживает. Электродвигатель мощностью полтора мегаватта с потусторонним стоном начинает вращать огромный пропеллер, и в Трубе возникает пойманный в кольцо рукотворный ветер. Здесь, в пультовой, за толстыми стеклами не слышен шум воздушного потока, со скоростью 40 м/с (144 км/ч) несущегося на автомобиль. И только отклонения стрелок регистрируют те силы и моменты, что стремятся сейчас сдвинуть машину...
Компьютер с частотой 800 Гц постоянно опрашивает весовые датчики и обрабатывает огромный массив данных. Полный цикл продувки длится полтора часа.
И вот из принтера выползают распечатки измерений.

Что такое Сх
Как можно заметить, результатами наших аэродинамических испытаний стали не только два коэффициента Сх. В таблице мы привели значения сил и моментов, с которыми действует поток воздуха на автомобиль. Взгляните: при меньшем Сх Волга преодолевает сопротивление воздуха в 990 ньютонов, а Москвич — 903. Происходит это потому, что на силу сопротивления влияет не только коэффициент Сх, но и максимальная величина площади поперечного сечения — так называемая площадь миделя (от английского middle — середина). Ее измеряют перед продувкой с точностью до десятой доли квадратного миллиметра, вводят в память компьютера и учитывают при подсчете Сх. Конечно, величина площади миделя у Волги явно больше.
А что такое Сх? Сх — это безразмерная величина, характеризующая обтекаемость автомобиля потоком воздуха. Коэффициент используется для определения силы сопротивления воздуха по формуле: Pв=0,5СхpвFVa2,
где rв — плотность воздуха, кг/м3,
F — площадь миделя, м2,
Va — скорость автомобиля, м/с.
Так вот, Сх — это коэффициент сопротивления потоку воздуха по оси х, то есть в продольном направлении! Соответственно, есть и Су, и Сz, характеризующие боковую и подъемную составляющие. Боковая сила, как правило, равна нулю, а подъемная должна быть как можно меньше. В идеале, и Сz хорошо бы иметь равным нулю, но этого добиться очень тяжело. (Система координат в автомобилестроении отличается от принятой в авиации, где подъемная сила определяется по оси Y, лежащей в вертикальной плоскости.)


- Я мог бы быть и хорошим, но все же я такой, какой я есть.

- Жизнь хороша, когда есть ППШ.

- Бог создал людей разными, Эйб Линкольн дал людям свободу, а Сэм Кольт всех уравнял.

 
Форум любителей автомобилей "Москвич" » База знаний » История автомобилей "Москвич" » Аэродинамика (Продувка автомобиля Москвич-2141)
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:

Шаблоны для сайтов на Ucoz