Работает, как перевернутое крыло самолета. Тогда как именно работает крыло самолета? Ответ на этот вопрос заложен в основах аэродинамики и элементарной физики. Если опустить все нюансы и прочие сложности, то возникновение подъемной силы у самолета и прижимной силы у автомобиля – это не такой и сложный процесс. Данное явления основывается на разнице давления с разных сторон крыла(спойлера). У автомобильного спойлера зона низкого давление образовывается под ним(под спойлером), тем самым, прижимая его к земле. Вместе со спойлером прижимается и задняя часть кузова, обеспечивая лучшее сцепление задних колес с дорожным покрытием.
Спойлер - не одиночка
Но использования одного спойлера, без специальных обвесов, бессмысленно. А иногда, даже, и опасно. Чем больше скорость автомобиля, тем больше воздуха он рассекает. Это приводи к худшему сцеплению с дорогой, и если в такой момент сильнее прижать заднюю ось, то передняя утратит устойчивость, что может привести к ДТП. Поэтому, при установке спойлера на багажник автомобиля, нужно также позаботиться о аэродинамики автомобиля в передней части. Для этого существуют специальные обвесы и бампера. Она своей конструкцией уменьшают количество проходимого под машиной воздуха, что положительно сказывается на устойчивости автомобиля.Стоит помнить!
При установке подобных элементов кузова нужно помнить, что все они увеличивают сопротивление воздуха во время движения, что уменьшает максимальную скорость и увеличивает расход топлива. Особенно это критично при средних и больших скоростях.Именно поэтому наилучшими спойлерами считаются те, которые способны изменять высоту и угол наклона в зависимости от скорости движения автомобиля. Так на малых и средних скоростях, когда устойчивость автомобиля достаточно велика, спойлер можно поднять совсем немного, а угол его наклона будет минимален. На большой же скорости, наоборот – высота и угол наклона должны быть максимальны. Это прибавит устойчивости, но ухудшит аэродинамику. Но ради безопасности нужно чем-то жертвовать.
Боковые обвесы
Очень важную роль играют и боковые обвесы , ведь правильно сконструированные боковой обвес автомобиля, будет способствовать более быстрому прохождению воздуха под автомобилем. Это уменьшит подъемную силу воздушного потока и увеличивает сцепление с дорогой.При установки подобных элементов кузова нужно помнить о том, что любое вмешательство в конструкцию автомобиля влечет за собой последствия как положительные, так и отрицательные. И нужно правильно оценить ситуацию, что бы количество положительных аспектов превышало количество отрицательных. Безопасность жизни превыше всего, а автомобиль – это лишь железо, которое рано или поздно придется выбросить.
Во-первых, необходимо понимать разницу между спойлером и крылом. Спойлеры чаще всего располагаются ближе к кузову автомобиля и помогают тормозить поток воздуха. Крылья размещаются гораздо выше и посредством своей аэродинамики создают прижимную силу. Крылья напоминают самолетные, только перевернутые вверх ногами. Как же тогда работают крылья самолета?
Сейчас возьмем сложный вопрос и разъясним ответ на него доступным языком. Конечно же, необходимо учесть множество сложных параметров, но сейчас мы говорим об основных принципах конструкции крыла и спойлера и рассматриваем только то, какие преимущества они дают характеристикам автомобиля. Если объяснить в упрощенной форме, то быстро движущийся воздух создает силу, когда противоположная сторона объекта замедляет воздух.
Для проверки этой теории возьмите два листа бумаги и держите их кончиками пальцев таким образом, чтобы расстояние между ними было около 1 дюйма. Затем подуйте в этот промежуток, и вы увидите, что листы притягиваются друг к другу. И это не то, чего вы ожидали увидеть. Быстро движущийся воздух создает в промежутке между листами область низкого давления, из-за этого листы и притягиваются друг к другу.
Одно крыло или спойлер, установленные на задней части машины, не улучшат ее характеристик, хотя автомобиль определенно будет выглядеть круче. Чтобы создать подъемную или прижимную силу, нужно, чтобы воздух с одной стороны аэродинамической поверхности двигался быстрее, чем с другой, создавая силу, направленную в сторону более быстрого потока. Конечно, вы вряд ли захотите установить на свою машину крылья от самолета, поэтому для создания прижимной силы мы используем простой двухэтажный воздушный тормоз.
Значение угла атаки или отклонения оказывает влияние на величину получаемой прижимной силы. Чем больше угол, тем больше будет прижимная сила, но за это придется платить большим сопротивлением. В большинстве крыльев используются две расположенные под углом поверхности, создающие две ступени торможения, направляя воздух над крылом по более короткому пути.
Размышляя о принципе работы спойлеров и конструкции крыла, необходимо отметить, что воздух должен проходить больший путь вдоль одной стороны крыла. Для этого нужно либо увеличить площадь одной из сторон, либо размещать препятствие на другой стороне для торможения потока воздуха. Это приводит нас к необходимости учитывать геометрию всего корпуса автомобиля и то, какое влияние она оказывает на прижимную/подъемную силу.
Если вы посмотрите на типичную форму кузова автомобиля, то увидите, что воздух будет двигаться быстрее и пройдет большее расстояние вдоль верхней части автомобиля. И это приводит к появлению подъемной силы. Открытие люка на крыше на большой скорости может еще больше усугубить ситуацию. Поэтому стандартный автомобиль при движении с гоночными скоростями становится нестабильным и опасно быстро теряет сцепление с дорожным полотном и управляемость.
Вследствие эффекта Коанда после отклонения поток воздуха продолжит проходить вдоль отражающей поверхности до конца спойлера. Это можно сравнить с перемещением потока жидкости или газа вдоль поверхности, если поднести бок чашки под струю воды: обратите внимание, что произойдет с потоком после того, как он сорвется с кривого бока чашки. Сейчас мы уже начинаем понимать, что простая установка спойлера на багажник автомобиля не имеет никакого отношения к изменению аэродинамики.
Представьте себе, что автомобиль это качели, при нажатии на заднюю часть которых передняя будет слегка подниматься. После установки спойлера на багажник на высоких скоростях передняя часть автомобиля будет становиться легче. Для переднеприводной машины это очень нежелательно, да и заднеприводным автомобилем все еще нужно управлять, поэтому ослабление сцепления с дорогой при подъеме передней части также нежелательно.
Для борьбы с подъемом передней части можно использовать передние делители, переднюю и заднюю юбки, которые создают прижимную силу и управляют потоком воздуха, проходящим под автомобилем. Когда вы начнете перенаправлять поток воздуха поверх автомобиля, вы получите эффект торможения, снижающий скорость и экономичность езды, так что есть очень тонкая грань между эффективной и неэффективной конструкцией спойлера и крыла.
Иногда на гонках Формулы 1 и других автомобильных соревнованиях вы могли видеть зрелищные аварии, когда автомобиль поднимался в воздух на кочке, а спойлеры только помогали машине взлететь и разбиться. В некоторых машинах создается прижимная сила, превышающая их вес, что дает возможность двигаться вверх ногами по крыше туннеля (если не задумываться о том, как туда попасть).
Лучшие крылья регулируемые, дающие водителю возможность корректировать их характеристики в зависимости от дорожных условий. Так, на медленной трассе с большим числом поворотов потребуется настройка, сильно отличающаяся от подходящей для быстрого трека с длинными прямыми. Также они устанавливаются высоко над багажником, чтобы задействовать воздух, обтекающий автомобиль сверху. Вертикальные предкрылки на спойлере увеличивают стабильность автомобиля на прямой, часто их можно увидеть на спойлерах для мотоциклов.
Боковые юбки и обшивки ускоряют поток воздуха, проходящий под машиной, и улучшают устойчивость на поворотах. Для лучшего эффекта рекомендуется не просто открыть каталог аксессуаров и заказать спойлер с красивыми наклейками. Вместо этого пойдите к спортивному механику и получите заднее крыло, подходящее для вашего автомобиля и ваших требований. Бесполезно устанавливать только один задний спойлер, так как это только усилит шум при движении. Нужны подходящие юбки и модернизация днища автомобиля с целью создания дополнительной прижимной силы.
Крылья начинают создавать заметную прижимную силу на скорости около 80 км в час, но до достижения 110 км в час они практически не улучшают управляемость автомобиля. Спойлеры могут снизить аэродинамическое сопротивление вашей машины, но не намного лучше, чем просто дизайнерские улучшения.
Подводя итоги, отметим, что спойлер предназначен для торможения потока воздуха. Автомобиль из-за своей аэродинамической формы (путь воздуха поверх машины гораздо длиннее, чем под ней, как и у крыла) создает подъемную силу в задней части кузова, а спойлер тормозит поток воздуха, уменьшая подъем. Спойлер не создает прижимной силы, он просто уменьшает подъем. Крыло же, установленное высоко и создающее прижимную силу, помогает улучшить сцеплеие с дорогой и управляемость автомобиля на больших скоростях.
Порой, даже опытный водитель, в чем разница между антикрылом и спойлером, сформулировать не всегда-то и сможет. То есть объяснить на пальцах в стиле: это вот такая вот штука – каждый вполне в состоянии (ну, мол, сам понимаешь, что я имею в виду). А вот показать разницу постороннему, не связанному с автоделом, из разряда ни разу не грамотный, почти для всех – весьма затруднительно. А зря, стоило бы найти слова, поскольку многие начинающие и неопытные водители считают, что эти фишки нужны только для обозначения крутости владельца в глазах окружающих, то есть – для отвода глаз.
Данные приспособления были придуманы и установлены не просто так, а с какими-то целями, которые как раз и не всегда понятны среднестатистическому обывателю. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.
В чем разница между антикрылом и спойлером, на первый взгляд, хорошо как-то определил один знакомый автомеханик: «Первое торчит, второе сливается». Однако, это определение вовсе не объясняет те причины, исходя из которых люди тратят довольно немалые деньги для установки этих приспособлений.
Цели и задачи
Обе фишки в первую очередь выполняют даже функции разные: спойлеры улучшают аэродинамику корпуса и оптимизируют встречные воздушные потоки, а антикрыло на эти факторы действует скорее отрицательно, зато улучшает управляемость автомобилем. Спойлеры, грубо говоря, рассекают воздух, заставляют его обдувать машину более мелкими струями (кстати, их еще одно название – рассекатели).
При этом, в данном процессе разные спойлеры прижимают к дорожному полотну разные части машины. Попутно эти детали берут на себя функции защиты, отбивая от корпуса вылетающую из-под колес (своих и товарищей по дороге) грязь, комья и пыль.
Антикрыло, как уже сказано, предназначено в основном для совершенствования послушности управления автомобиля. Принцип его действия обозначен уже в названии: если крыло должно обеспечивать подъемную силу, то его противоположность – как раз прижимную. И сила эта действует исключительно на заднюю ось, придавливая капот с тыла к дорожному полотну. В качестве второй функции антикрыла можно упомянуть повышение устойчивости автомобиля на больших скоростях. Впрочем, это следствие все того же прижимающего эффекта.
Спойлеры
Чисто внешне они представляют собой как бы продолжение автомобильного корпуса. Монтируются они заподлицо с ним и кажутся неотъемлемой частью. Спереди спойлер ставится под бампер. Он направляет воздух так, что под днищем машины формируется низкое давление. Соответственно более высокое – сверху – давит на капот, прижимая его к земле. Этим и достигается определенный аэродинамический эффект.
Задние спойлеры могут быть установлены на багажнике или сверху на заднем стекле. В результате, последнее меньше пачкается во время езды, а задняя ось сильнее нагружается при сильном разгоне. Вследствие такого разделения потока (большой внизу, под днищем, малый – сзади, поверх багажника) в целом машина прижимается к дороге на всей своей протяженности.
Антикрыло: Оно бывает только одно и ставится сзади, на багажник. Монтируется оно не встык с поверхностью кузова, а на стойках. Самое простое устанавливается стационарно; более продвинутые могут складываться – в этом случае антикрыло поднимается при разгоне свыше 140 км/час. А уж вовсе крутое – в дороге еще и может менять горизонтальный наклон, учитывая скорость. При торможении антикрыло создает дополнительное сопротивление, сокращая тормозной путь.
За монтажом – к установщикам
И спойлеры, и антикрыло самостоятельно ставить не рекомендуется, если вы только не специалист в аэродинамике и не знакомы с подробностями правильных расчетов. Даже неправильный подбор, основанный на принципе «этот понравился больше», может значительно усилить сопротивление корпуса воздушным потокам – при том, что задачей было его снижение. А уж неграмотная установка вполне способна сделать из антикрыла самое настоящее крыло, приподнимающее задок автомобиля над дорожным полотном.
Зная, в чем разница между антикрылом и спойлером, можно представить себе и последствия некомпетентной установки спойлеров: машину в движении будет подбрасывать и водить туда-сюда по дороге. А уж расходы на топливо, будьте уверены, возрастут минимум процентов на 20-25: движку придется преодолевать дополнительное сопротивление атмосферной среды.
К удивлению многих автолюбителей и почитателей тюнинга, антикрыло и спойлер – разные по своему назначению устройства. Проведем небольшой экскурс в мир аэродинамики автомобиля, чтобы понять роль спойлера и заднего антикрыла.
Из теории аэродинамики
Антикрыло, что явствует уже из названия, является противоположностью крыла. Главный принцип работы крыла – создание подъемной силы. Разница давлений между нижней и верхней плоскостью профилированного тела была описана Бернулли. Именно профилированная форма крыла, при которой верхняя плоскость имеет большую площадь, используется в авиации для создания подъемной силы. В случае с антикрылом имеет место тот же физический процесс, но только крыло перевернуто. Таким образом, плоскость, на которой устанавливается приспособление, получает дополнительную прижимную силу. В этом и заключается основное предназначение аниткрыльев.
Как работает антикрыло на автомобиле
Площадь нижней части антикрыла больше площади верхней плоскости, поэтому воздух над антикрылом проходит быстрее. В нижней части создается область низкого давления, а в верхней – зона высока давления. Увеличению эффекта способствует расположение эпод отрицательным углом атаки. Между нижней частью и плоскостью, на которой установлено антикрыло, должно быть расстояние для прохождения воздушных потоков. Именно таким образом установка заднего и переднего антикрыльев придает автомобилю дополнительное давление на площадь контакта колеса с дорогой. Иными словами, увеличивается прижимная сила.
Немного о спойлере
Но для чего тогда спойлер? Этот термин в автомобильный мир также попал из авиации. В крыле самолета используются специальные многофункциональные интерцепторы, именуемые спойлерами. Их главное предназначение – противодействие подъемной силе. Что касается автомобильного спойлера, то это устройство для перенаправления воздушных потоков с целью уменьшения аэродинамического сопротивления. Дополнительной, но не менее важной, функцией заднего спойлера является отвод грязевых потоков. Во время движения на большой скорости позади автомобиля образовывается турбулентность, что приводит к засасыванию грязевых потоков, проходящих под днищем. Поэтому в конструкцию заднего спойлера заложена функция уменьшения турбулентности.
В автоспорте, как ни странно, спойлеры применяются для создания разряжения за автомобилем. Завихрения создают зону низкого давления у заднего бампера, что способствует увеличению прижимного усилия. Увеличивается скорость прохождения воздушных потоков под днищем автомобиля. В таком случае спойлер помогает всему кузову автомобиля выступать в роли антикрыла (нужно вспомнить закон Бернулли).
Основные характеристики
Подводя небольшие итоги, можно провести общее сравнение. Антикрыло:
- создает прижимное усилие;
- повышает коэффициент лобового сопротивления.
На гражданские автомобили монтируются только спойлеры, так как использование антикрыла ведет к возрастанию расхода топлива и, как следствие, количеству вредных веществ от выхлопных газов. Именно поэтому конструкторские бюро работают над уменьшением значения Сх (коэффициент воздушного сопротивления).
Чудеса аэродинамики
Заядлые автолюбители могут вспомнить классический аэродинамический элемент, используемый Porsche. Так называемый ducktail (утиный хвост), который получают многие заднемоторные спорткары. Название заднего антикрыла ducktail получить не может, так как не имеет расстояния между кузовом и нижней кромкой аэродинамического элемента. Но и спойлером задумка Порше быть не может, так как располагается задолго до места срыва воздушных потоков. А этот аспект – один из главных, если мы говорим об определении заднего спойлера.
Благодаря большому углу атаки ducktail значительно увеличивает прижимающую силу задней оси. А ведь именно эту роль выполняет антикрыло. Также за аэродинамическим элементом создается разряжение, что заставляет воздушные потоки скользить по кормовой части автомобиля, попутно захватывая горячий воздух с моторного отсека. Таким образом, инженеры решили две немаловажные задачи.
Многие современные спортивные автомобили имеют управляемое антикрыло. Оно не только может изменять угол атаки, но и вовсе быть единым целым с кузовом до определенного момента. Антикрыло автоматически выезжает при достижении определенной скорости, изменяет угол наклона в зависимости от тормозного усилия и интенсивности маневрирования.
Аэродинамика передней части
Несмотря на то что при упоминании спойлера у большинства людей возникает представление заднего аэродинамического аксессуара, к разряду распределителей воздушных потоков может быть отнесена даже «губа» переднего бампера. Такой передний спойлер отводит часть воздуха около дорожного полотна, направляя его обиход кузова автомобиля. «Юбка» позволяет уменьшить завихрения, которые неминуемо возникают при огибании деталей подвески, трансмиссии, выхлопной системы. Конструкторы современных авто пытаются сделать днище обтекаемым, пряча элементы под аэродинамическими кожухами.
В автоспорте применяются не только классические «юбки», но и более развитые спойлеры переднего бампера. Так называемые сплитеры, предназначение которых – отсекать наплывающий воздушный поток, пропуская его через внутренние каналы воздуховодов. Забираемый воздух может быть использован для охлаждения двигателя, тормозов либо для диффузора в заднем бампере.
В гонках на время возросшее сопротивление набегающему воздуху компенсируется увеличением мощности. Главная цель – улучшить управляемость автомобиля, устойчивость и эффективность торможения.
