در مبحث قبلی از مقالات فنی خودرو به مفهوم کلی آیرودینامیک در خودرو و ضریب درگ در خودرو پرداختیم، امروز در مورد اجزای متفاوت آیرودینامیک صحبت خواهیم کرد که یک آیرودینامیک به چه عواملی وابسته می باشد و اهمیت آن به چه صورت است؟
گذری کوتاه به مفهوم آیرودینامیک
تصور اینکه یک خودرو بتواند در مسیر وزش باد شدید تعادل و پایداری خود را حفظ کند شاید بدون داشتن چنین امکاناتی تقریبا سخت خواهد شد و نیاز است تا یک نیرویی به این تندبادها غلبه کند و پایداری خودرو را تضمین کند! به هر میزانی که سرعت خودرو بالاتر می رود، مسئله آیرودینامیک نیز اهمیت پیدا می کند. اما معنی آیرودینامیک را در اصطلاحات خودرویی و میکانیکی چطور تعریف می کنند؟؟؟
آیرودینامیک را می توان یک محاسبه، تحقیق و بررسی علمی برخورد یک جسم در برابر جریان هوا دانست که این نیرو را در خودروهای امروزی در یک تونل باد مورد بررسی قرار می دهند. طراحی خودروهای امروزی بسیار مورد توجه خودروسازان است که بتوانند نیروی آیرودینامیکی را هم به شکل بسیار بهتری مدیریت کنند تا مقاومت هوا در شتاب گیری وسایل نقلیه کاهش پیدا کند که در نهایت منجر به کاهش مصرف سوخت می شود.
برای دریافت مفاهیم بیشتر و دانش کافی در مورد آیرودینامیک لازم است حتما مطلب لینک شده را مطالعه کرده تا بهتر مفاهیم را درک کنید.
اجزای آیرودینامیک
برای دانستن مفهوم آیرودینامیک می توانیم خودروهای مسابقه ای را یک الگو قرار دهیم که در صنعت خودروسازی مفاهیم گسترده ای به خود گرفته اند و شناسایی قطعاتی که در خودروهای فرمول یک و مسابقه سرعت به کار گرفته می شود، کارایی آیرودینامیک را بیشتر برای ما روشن می کند.
اسپویلر یک بال بزرگ در قسمت جلو خودروهای مسابقه ای همیشه وجود دارد که اغلب در فاصله ای بسیار نزدیک به زمین قرار گرفته است و معمولا لبه زیرین سپر جلو یا دماغه خودرو محل قرارگیری آن است. وظیفه این قطعه بزرگ به این صورت است که:
ایجاد نیرویی روبه پایین با کمک جریان هوا که با دماغه خودرو نیز درگیر می شود. اسپویلر باعث می شود که جریان هوا به دو شکل صورت بگیرد و یک بخش زیرین که با سرعت زیاد و فشار کم از زیر بدنه خودرو حرکت می کند و بخش دیگر با دیگر قطعات آیرودینامیک و بدنه خودرو درگیر است. (بخش زیرین و زبرین)
جریان زبرین علاوه بر تشکیل نیروی رو به پایین، باعث چسبندگی محورهای جلو به زمین می شود و همین موضوع در خودروهای مسابقه ای سبب می شود که بتوانند مسیرهای سخت و پیچ ها را به راحتی رد کنند. همچنین سطح رادیاتور نیز به کمک این جریان خنک می شود. قسمتی از جریان زبرین همچنین به دیسک های ترمز رسیده و خنک کردن این قطعات را بر عهده دارد. البته این موضوع در صورتی تاثیرات خود را نشان می دهد که طراحی رینگ های چرخ ها نیز به شکلی باشد که جریان هوا را از سطح زیرین بتواند عبور دهد و به سمت کناره ها بفرستد.
سیستم کنترل کشش
طراحی بال ها و بالچه ها در خودروها از این نظر اهمیت دارد که در زمان جریان های گذرنده از روی بدنه و به سطح اصلی مانند سقف و درب صندوق تاثیراتش را نشان می دهد و از این جهت اسپویلر سقفی و اسپویلر بزرگ درب صندوق عقب کاملا مشخص است.
اما نکته بسیار مهم این است که طراحی این قطعات باید به شکل بسیار ظریفی انجام شود و مخصوصا در سرعت های بالا بسیار پررنگ می شود. به عنوان مثال می توانیم به پروژه ای اشاره کنیم که در ناسا انجام شده است و از بال های یک هواپیما به شکل برعکس بر روی درب صندوق عقب در خودروهای سواری استفاده کرده، در زمان تست مشخص شدکه خودرو در سرعت ۱۸۰ کیلومتر بر ساعت به ۳۶ کیلومتر بر ساعت ترمزگیری را انجام داده و نزدیک به یک ثانیه به کاهش ترمزگیری کمک کرده است. همین زمان های یک ثانیه ای در مسابقات سرعت مانند فرمول یک بسیار مهم است و ضمن اینکه به پایداری و ایمنی خودرو نیز کمک بسیار زیادی میکند.
معرفی دیفیوزر در خودرو
پخش کننده یا دیفیوزر یکی از اجزای متفاوت آیرودینامیک قطعات مربوط به آیرودینامیک می باشد که معمولا در سطح زیرین سپر عقب نصب شده است و وظیفه این قطعه تبدیل کردن سرعت جریان هوای گذرنده از زیر خودرو می باشد که به فشار و در نهایت نیروی رو به پایین است. با طراحی کردن اصولی این قطعه می توان به نهایت نیروی رو به پایین رسید و مهمتر آنکه دیگر نیازی به نصب بال های بزرگ بر روی صندوق عقب نیست! این قطعه در کمپانی نظیر فراری بسیار پر اهمیت است و سالهاست که از آن استفاده می شود.
آیرودینامیک متغیر
تاثیرگذاری عواملی مانند: سرعت جریان هوا، ارتفاع و زاویه قرارگیری قطعه آیرودینامیک سه فاکتور اصلی بر روی آیرودینامیک و مجموعه وابسته به آن است. اینکه نمی توان تنها با یک مطلب به بررسی اجزای آیرودینامیک پرداخت و نیاز به ساعت ها کار آزمایشگاهی دارد که به فناوری های پیچیده ای نیز نیاز است. اما الگوبرداری از خودروهای مسابقه ای توانسته کمک زیادی به خودروسازان داشته باشد و مدل خودروهای این چنینی را هم روانه خیابان های شهری کند تغییر دادن زاویه بال ها و ارتفاع ها در قسمت عقب خودروها کارایی بسیار زیادی در سوپر اسپرت ها و خودروهای اسپرت و هایپرکارها داشته باشدد که می توان نیروی روبه پایین و نیروی ترمز خالص و ضریب درگ را برای آنها به شکل موثرتری مشاهده کرد.
استپر موتور چیست؟
در برخی خودروهایی که امروزه تولید می شوند، تیغه های انعطاف پذیری در دماغه آنها نصب می شود که با سرعت های مختلف، آیرودینامیک خودرو را تغییر می دهد و با اضافه شدن دریچه ها و کانال های متغیر برای کم یا زیاد کردن جریان هوای درگیر با سطوح رادیاتوری هم می توان فناوری های مختلفی اعمال کرد تا شکل بهتری از این موارد حاصل شود.
لازم است ذکر شود که ارتفاع خودرو از سطح زمین تاثیر بسیار زیادی بر روی عملکرد خودروها خواهد داشت و از این رو سیستم تعلیق مناسب در خودروها در زمان افزایش سرعت به سطح زمین نزدیک می شود تا به بهبودی آیرودینامیک و عملکرد خودرو کمک کند.
خودروسازان امیدوارند که در آینده ای نزدیک بتوانند به انعطاف پذیری و بدنه ای تغییر پذیر خودروها برسند تا بتوانند عملکرد یک خودروها را در شرایط مختلف بسیار بهبود ببخشند و نهایت کارایی یک خودرو را مشاهده کنند.
