Enzo Ferrari kadaise sakė, jog aerodinamika yra reikalinga tik tiems, kurie nemoka gaminti variklių, tačiau pramogų trasoms skirti modeliai, kaip antai „Ferrari FXX-K“, turi visą komplektą kompiuterio valdomų sparnų ir sparnelių.
Automobilių inžinerijoje aerodinamikos priemonės taikomos siekiant užtikrinti kuo mažesnį oro pasipriešinimą bei dėl jo kylantį triukšmą, taip pat ir mėginant sumažinti važiuojant dideliu greičiu atsirandančias į viršų keliančias jėgas. Greta įprastų priemonių tai padeda padaryti ir vis dažniau serijinės gamybos modeliuose taikomi aktyviosios aerodinamikos sprendimai.
Ne tik superautomobiliams
Inžinierių tikslas šiuo atveju – maksimaliai sumažinti oro pasipriešinimą. Neatsitiktinai labiausiai išpopuliarėjo radiatoriaus grotelių užsklandos. Šios prieš radiatorių montuojamos žaliuzės automatiškai veikia pagal aušinimo skysčio temperatūrą. Jeigu papildomas aušinimas nereikalingas, užsklanda uždaroma ir taip šiek tiek sumažinamas aerodinaminis pasipriešinimas.
Žaliuzės automatiškai atidaromos užfiksavus variklio arba transmisijos temperatūros pakilimą ir visuomet – važiuojant mažesniu greičiu, tarkime, lėtai slenkant spūstyje. Specialistų vertinimu, aktyviosios grotelės leidžia vidutiniškai iki 9 proc. sumažinti automobilio oro pasipriešinimą.
Įdomu tai, kad, kitaip nei dauguma technologijų, ši įranga iš pradžių buvo pradėta naudoti paprastesniuose modeliuose, kurių vidutinės degalų sąnaudos – itin svarbus rodiklis. Jau nuo 2012 metų radiatoriaus užsklanda už papildomą mokestį buvo montuojama „Ford Focus“ hečbekuose, kiek vėliau ji pasirodė ir „Honda CR-V“ visureigyje. Dabar ją vis dažniau galima rasti ir kituose populiariuose C segmento modeliuose, įskaitant mažesnius krosoverius, pavyzdžiui, „Mazda CX-30“ arba naujos kartos „Kia Niro“.
Aeronautikos inžinierius Rokas Gudeliauskas pabrėžia, kad aktyvi aerodinamika išties efektyviai veikia tik esant ganėtinai dideliam oro srauto intensyvumui. Būtent todėl šios detalės dažniausiai naudojamos didesnį greitį išvystančiuose lenktyniniuose boliduose arba ypač galinguose bendrojo naudojimo keliams skirtuose modeliuose. Išimtimi galima laikyti oro pasipriešinimo koeficiento mažinimui skirtą įrangą, iš kurios bene labiausiai paplitusios yra automatiškai valdomos radiatoriaus grotelių sklendės.
„Tai turbūt lengviausiai pritaikoma inžinerinė priemonė, tad ateityje ji galėtų būti naudojama naujuose modeliuose. Ypač aktualu tai turėtų būti kuriant naujus hibridinius modelius, nes elektromobiliai įprastai neturi radiatoriaus grotelių. Kiek tokiu būdu pavyksta sumažinti oro pasipriešinimą, labiausiai priklauso nuo įsiurbimo angų formos ir dydžio“, – aiškina specialistas.
Aptakas ir sparnas – skirtingi dalykai
Greta radiatoriaus grotelių užsklandų pastaraisiais metais ėmė populiarėji ir aktyvieji galiniai aptakai. Tiesa, R. Gudeliauskas pabrėžia, kad jų veikimo principas yra kitoks nei, tarkime, „Ford GT“ ar „McLaren Speedtail“ superautomobiliuose montuojamų galinių sparnų. Galiniai sparnai sukuria papildomą prispaudimą, o aptakai mažina automobilio galą aukštyn keliančią jėgą.
„Žiūrint į automobilį iš šono, visas jo profilis primena sparną, o tai reiškia, kad važiuojant virš kėbulo susidaro žemo slėgio sritis, kuri kelia transporto priemonę į viršų. Natūralu, jog tuomet mažėja sukibimo jėga. Aktyvieji aptakai montuojami būtent tam, kad sumažintų minėtą keliamąją jėgą“, – dėsto aerodinamikos specialistas.
Ant sportinių sedanų iki šiol montuojami fiksuoti aptakai – juos aiškiai galima pastebėti ant BMW M5 ar „Mercedes-Benz E63 AMG“ modelių bagažinės dangčių. Tiesa, riedant nedideliu greičiu jie neturi pastebimo efekto, todėl siekiant susilpninti oro pasipriešinimą kitų kėbulo tipų automobiliams vis dažniau pritaikomi aktyvūs galiniai aptakai. Geriausi to pavyzdžiai yra „Audi A7“ ir „Porsche Panamera“ modeliai.
Panašiai atrodančios aerodinamikos detalės skirtinguose automobiliuose gali atlikti nevienodas funkcijas. Naujos kartos „Kia Niro“ krosoverio galinėje dalyje išsiskiria kontrastingos juodos spalvos kėbulo detalė, apimanti visą plotą nuo stogo iki pat ratų arkų. Panašus ašmenis primenantis dizaino elementas aiškiai pastebimas „Audi R8“ kėbulo dizaine, kur jis atlieka specifinę funkciją – nukreipia orą į centre sumontuotą variklį.
„Kia“ automobilyje variklis yra priekyje, tačiau vizualiai išsiskirianti detalė taip pat turi specifinę paskirtį. Ten, kur baigiasi šoninis stiklas ir prasideda durys, įrengta iki pat automobilio galo besitęsiantis siaura ertmė. Greta specialiai įtaisyti ir oro kreiptuvai, o visa tai leidžia šiek tiek sumažinti aerodinaminį pasipriešinimą bei salone girdimą triukšmą.
Lygus dugnas padidina komfortą
Įdomu tai, kad, neskaitant prie superautomobilių priskiriamo „Porsche 959“, pirmuoju daugumai vairuotojų prieinamu automobiliu su aktyviu galiniu aptaku laikomas dar 1988 metais debiutavęs „Volkswagen Corrado“. Taip pat menkai žinomas faktas, kad kultiniam ketvirtosios kartos „Toyota Supra“ modeliui buvo galima užsakyti aktyvią priekinę „lūpą“.
„Tiek sparnai, tiek ir aptakai iš tiesų naudingi tik lekiant dideliu greičiu. Galima sakyti, tuomet jie netgi reikalingi, nes, siekiant užtikrinti tikslų automobilio valdymą, visuomet reikalingas didžiausias sukibimas. Efektas pasijaučia tuomet, kai sukuriama bent jau 10 proc. automobilio masės atstojanti jėga“, – žiniomis dalijasi R. Gudeliauskas.
Svarbūs, nors vairuotojams sunkiai pastebimi automobilio aerodinamikos elementai yra dugną dengiantys skydai. Jie nepasižymi išskirtinėmis fizikinėmis savybėmis, tačiau plokštesnis jų paviršius leidžia sumažinti apačioje susidarantį turbulencinį srautą, o kartu – ir į saloną perduodamą triukšmą.
Tyla itin svarbi tobulinant elektromobilius, tačiau inžinierių darbą šiuo atveju palengvino naujos kartos platformos. Dabar visiškai lygus yra ne tik „Tesla Model S“ ar „Mercedes-Benz EQS“, bet ir tokių modelių kaip „Kia EV6“ ar „Hyundai Ioniq 5“ dugnas.
Kodėl DRS sistema naudojama tik tiesiosiose?
Vienas ryškiausių aktyviosios aerodinamikos pavyzdžių – „Formulės 1“ boliduose naudojama DRS sistema. R. Gudeliauskas teigia, kad agresyvūs aerodinamikos elementai visuomet turi dvejopą poveikį – užtikrina geresnį sukibimą posūkiuose, tačiau smarkiai padidina oro pasipriešinimą. Šią problemą iš dalies ir išsprendžia DRS sistema (angl. Drag reduction system).
„Veikimo principas labai paprastas: numatytuose trasos ruožuose mygtuko paspaudimu pakeičiamas pagrindinės galinio sparno dalies atakos kampas, galima sakyti, kad jis yra atidaromas. Tai žymiai sumažina aerodinaminį pasipriešinimą, leidžia greičiau įsibėgėti ir lengviau aplenkti varžovą. Sistema veikia tik tiesiosiose, nes tuomet silpniau veikia šoninės jėgos, todėl užtenka pagreitėjimo metu galinei ašiai tenkančio papildomo prispaudimo“, – kalba inžinierius.
R. Gudeliauskas abejoja, ar artimiausiu metu serijinės gamybos automobiliuose galėtų būti taikomi nauji aktyviosios aerodinamikos sprendimai. Anot pašnekovo, realiai tai įgyvendinama tik tobulinant itin brangius egzotiškus superautomobilius. Vienas iš naujausių pavyzdžių yra kultinio „McLaren F1“ kūrėjo Gordono Murray naujausias projektas T50. Šio modelio gale įrengtas didžiulis ventiliatorius.
„Šis ventiliatorius pučia orą į išorę. Drauge su specialiai parinkta dugno forma tai leidžia pratęsti laminarinį oro srautą gerokai toliau, nei siekia mašinos galas. Tai reiškia, kad sumažėja už automobilio susidarantis vakuumas, o kartu – ir aerodinaminis pasipriešinimas“, – atkreipia dėmesį specialistas.
