«آیرودینامیک خودرو» چیست؟

دنده/ آيروديناميک يا هواپويش، شاخه‌اي از ديناميک گازها و در حالت کلي‌تر ديناميک سيّالات است که به بررسي رفتار جريان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک مي‌پردازد. منظور از حل يک مسئلهٔ آيروديناميکي، محاسبهٔ ميدان سرعت، فشار، و دماي هوا در اطراف يک جسم است. براي اين منظور بايد معادله‌هاي حاکم بر جريان سيّال را حل کرد. سپس به کمک حل به دست آمده مي‌توان نيروها و گشتاورهاي وارد بر جسم را حساب کرد. مسئله‌هاي آيروديناميکي را مي‌توان از جنبه‌هاي مختلف طبقه‌بندي کرد. يک طبقه‌بندي معمول بر اساس الگوي جريان هواست. اگر مسئلهٔ آيروديناميکي مربوط به جريان هوا در اطراف يک جسم باشد به آن آيروديناميک بيروني و اگر مربوط به جريان هوا داخل يک محيط بسته باشد به آن آيروديناميک دروني گفته مي‌شود. مثال آيروديناميک بيروني، جريان هوا در اطراف يک هواپيما و مثال آيروديناميک دروني، جريان هوا داخل يک موتور جت يا تونل باد است. روش دوم طبقه‌بندي بر اساس چگالي هواست. اگر چگالي جريان هوا در همهٔ نقاط ميدان سيّال ثابت باشد و با زمان تغيير نکند، جريانتراکم‌ناپذير و در غير اين صورت تراکم‌پذير است. روش سوم طبقه‌بندي مسئله‌هاي آيروديناميکي بر اساس عدد ماخ جريان هوا است. اگر عدد ماخ کوچک‌تر از يک باشد جريان فروصوتي، اگر نزديک يک باشد جريان هَماصوتي، اگر بزرگ‌تر از يک و کوچک‌تر از پنج باشد جريان زبرصوتي، و اگر بزرگ‌تر از پنج باشد جريان فوق‌صوتي خوانده مي‌شود. روش چهارم طبقه‌بندي بر اساس گرانروي هواست. اگر ضريب گرانروي ناچيز فرض شود جريان غيرلزج و در غير اين صورت لزج خوانده مي‌شود. آيروديناميک خودرو مقدمه ايبرکاربرد آيروديناميک در خودرو معني ايروديناميک در اصل، چيزي به جز مطالعه رفتار هواي متحرک نيست. اگر بخواهيم از رفتار هوا به نفع خود استفاده کنيم، بايد ببينيم که هوا به هنگام حرکت چگونه عمل مي کند. از آزمايشات با دوچرخه يا اتومبيل بدون سقف و همچنين از تجربيات خود در مورد تأثير هواي توفاني مي دانيم که يک تندباد داراي چه نيروي عظيمي است؛ کار يک متخصص ايروديناميک اين است که از اين نيروي عظيم براي بالا نگهداشتن هواپيما استفاده کند؛ براي مثال، اگر يک هواپيما 75 تن وزن داشته باشد، بالهاي آن بايد طوري طراحي شوند که جريان هوا بتواند در آنها فشاري معادل 75 تن ايجاد کند. هدف طراح بال اينست که باد نسبي فقط مقدار نيرويي را توليد کند که آن نيرو هواپيما را به سمت بالا سوق دهد. وي ديگرمايل نيست که باد نسبي نيرويي هم براي پس زدن و عقب بردن هواپيما ايجاد کند. اما طراح متأسفانه قادر نيست به آنچه مي خواهد دست يابد، زيرا جريان هوا در اطراف هواپيما مقداري هم نيروي رو به عقب توليد مي کند که اين نيرو حرکت رو به جلوي هواپيما را محدود مي سازد. نيروي رو به عقب به نيروي پسار يا درگ يا رانش معکوس يعني نيرويي که هواپيما را به عقب مي کشد، معروف است. شما هم اگر رو به باد رکاب بزنيد يا بدويد، احساس خواهيد کرد که نيرويي شما را از عقب مي کشد و از پيشرويتان جلوگيري مي کند. به احتمال قوي انتظار داريد بگوييم نيروي پساري که هوا در هواپيما يا اشيا توليد مي کند از طريق فشار دادن است نه کشيدن، يعني بايد هواي جلوي هواپيما باشد که پسار به وجود مي آورد نه هواي عقب آن. اين نظريه درست است و ايرادي بر آن وارد نست، ولي کل قضيه برخلاف سادگي ظاهري، از مفهوم عميق تري برخوردار است. به عنوان مثال بد نيست کمي در مورد همين اتوبوسي که ايستاده است بينديشيم: فشار هوا در همه اطراف آن برابر و مقدارش نيز به همان اندازه فشار جوي متعارفي است که همواره ما را احاطه کرده است. اما به محض اينکه اتوبوس راه مي افتد ، فشار هوا در جلو آن اندکي از فشار متعارف بيشتر مي شود. اکنون ديگر تعادل بين فشار هواي جلو و فشار هواي پشت اتوبوس از بين رفته و فشاري اضافي در جلو اتوبوس پيدا شده که اتوبوس را به سمت عقب پس مي زند و باعث ايجاد پسار مي شود. حال لازم است که فشار هواي عقب را تا جايي که مقدور است بالا نگه داريم تا تعادل از دست رفته را دوباره بدست آوريم. براي اين منظور، چاره اي نيست جز اينکه عقب ماشين را مخروطي درست کنيم تا جريانات تقسيم شده هوا به نرمي به هم ملحق شوند و زياد دچار آشفتگي نگردند. اين روش در ساختن اتومبيلهاي سواري تندرو و هواپيماهاي سريع السير و همچنين در طراحي بدنه کشتيها و قايق ها نيز به کار مي رود. جريان هاي آيروديناميکي: منظور از جريان هاي ائروديناميکي حرکت هوا روي سطح بدنه است به طور کلي هوايي که از روي سطح بدنه خودرو عبور مي کند به دو دسته جريان کلي تقسيم مي شوند: جريان لامينار – جريان توربولانس جريان لامينار: جريان هايي که با نظم خاصي از روي بدنه خودرو عبور مي کند.اين جريان ها داراي هيچ گونه اغتشاش و بي نظمي در حرکت خودرو نيستند و بيشتر در جلو ، طرفين و قسمت زيرين خودرو به وجود مي ايد.خطوط روي بدنه به جهت دادن اين جريان ها کمک مي نمايد. جريان توربولانس: اين جريانها داراي بي نظمي هستند.اغتشاش زيادي را به وجود اورده و بيشتر در قسمت عقب خودرو پديدار مي گردند مقدار اين جريان ها در خودروهاي سدان (چهار در) بيشتر هستند البته اين بدين معني نيست که خودروهاي سدان داراي نيروي درگ بسيار زيادتري نسبت به خودروهاي ديگر باشند.به قول معروف با مهندسي دقيق هر کاري ميشود انجام داد.مهندسين و طراحان همواره در تلاشند تا با بهبود خواص ائروديناميکي اين جريان ها (توربولانس) را از بين ببرند.هرچه جريان هاي توربولانس کمتري در خودرو پديدار گردد خودرو داراي نيروي درگ کمتري خواهد بود. نيروي درگ يا مقاومت يا پسا (Drag Force) چيست؟ هر خودرو براي حرکت همواره با نيرويي از جانب سيال (هوا) روبرو است،اين نيرو همان نيروي درگ است که در مسائل آيروديناميکي مربوط به طراحي و ساخت خودرو همواره از اهميت خاصي برخورداراست.طراحان و خودروسازان به وسيله اعمال ترفندهايي سعي در کاهش اين نيرو و مقابله با آن را دارند.نيروي درگ به عوامل مختلفي مربوط مي شود تا يک خودرو داراي ضريب آيروديناميکي (ضريب پسار) بهتري باشد.برخي از اين عوامل عبارتند از: 1.جنس مواد به کار رفته در بدنه خودرو (برخي از مواد داراي اصطکاک کمتري با هوا هستند که مورد توجه قرار مي گيرند در ساخت بعضي از خودروها) 2.خطوط روي بدنه خودرو (اين خطوط کمک شاياني به خودرو جهت شکافتن هوا مي نمايند.) 3.شکل ظاهري خودرو (براي درک اين مورد کافي است به شکل ظاهري خودروهاي سوپر اسپرت مثل لامبورگيني و فراري توجه و بعد از ان به خودروهاي شاسي بلند مثل هامر يا جيپ توجه کنيد تا متوجه خواص ائروديناميکي بهتر سوپر اسپرت ها شويد.) يکي از عواملي که در طراحي خودرو بايد لحاظ شود انجام عملياتي که در قسمتهايي از خودرو گره ها و يا به عبارت بهتر آشفتگي هاي هوايي به وجود نيايد.اين آشفتگي ها باعث مي شوند تا خودرو براي تداوم داشتن حرکت خود تلاش بيشتري کند و يکي از مضراتاين تلاش بيشتر افزايش مصرف سوخت در خودرو است.اين گره ها همچنيني باعث ناپايدار شدن خودرو هم مي شوند. مسائل ائروديناميکي در طراحي خودروهاي مسابقه اي از اهميت بسيار بالايي برخوردار است از از اين رو مي توان خودروهاي فرمولاوان را نام برد که از بالاترين سطح ائروديناميک خودرو سود مي برد.به عبارت بهتر در خودروهايي که در مسابقات سرعت شرکت مي کنند مقاومت هوا بايد به ميزان بسيار کمتري در مقابل خودرو صورت پذيرد. در خودروهاي سوپر اسپرت و خودروهايي که فاکتور سرعت و شتاب بسيار مهم است سرعت هوايي که از زير خودرو عبور مي کند بسيار سريع تر از هوايي که از بالاي خودرو عبور مي کند است بنابراين به دليل حرکت کند هوا در بالاي خودرو فشار ايجاد شده در اين قسمت بيشتر از قسمت زير خودرو است و فشار بالاي خودرو باعث چسبيدن خودرو به زمين مي شود. در خودرو مناطق مختلف خودرو داراي مقادير مختلف فشار هستند: – قسمت جلوي خودرو داراي فشار زياد است – قسمت عقب خودرو داراي فشار کمي است قسمت جلوي خودرو جريان هوا را مي شکافد سپس هواي شکافته شده به منطقه پشت ان مي رسد در اين وقت قسمت پشت خودرو بايد توانايي اين امر را داشته باشد تا هواي شکافته شده را به ارامي ببندد.به طور کلي هرچه جلوي خودرو سريع تر هوا را بشکافد و قسمت عقب با ارامش بيشتري حفره ايجاد شده را ببندد ما شاهد جريان اغتشاشي کمتري در قسمت عقب خودرو هستيم. درگ نيرويي است که باعث کندي حرکت اجسام مي‌شود و جابه‌جايي را براي آن‌ها مشکل مي‌سازد. درست مانند راه رفتن در آب که به مراتب از راه رفتن در خشکي سخت‌تر است و به اين‌ دليل است که آب نسبت به هوا، نيروي درگ بيشتري را باعث مي‌شود. شکل اشيا نيز در به وجود آمدن نيروي درگ تاثير بسزايي دارند. بيش‌تر اجسام کروي نسبت به اجسام با سطح مقطع صاف، نيروي مقاومت بيش‌تري دارند و معمولا اجسام کم‌عرض از نمونه هاي عريض‌تر درگ کمتري را توليد مي‌کنند. به بياني ديگر هر چقدر که جريان هوا با سطح مقطع يک جسم تماس بيش‌تري داشته باشد، درگ بيش‌تري توليد مي‌کند. در سرعتهاي بالاتر، نيروهاي ديگري غير از نيروي آيروديناميکي به خودرو وارد مي گردد. «نيروي آيروديناميکي» به عنوان يکي از نيروهاي مقاوم در برابر خودرو مي باشد که از طرف جاده به خودرو وارد مي شود. نيروي آيروديناميک وارد بر خودرو، با نيروي دراگ، نيروي بالا برنده، نيروي پايين برنده، گشتاور دوراني، گشتاور پيچشي، گشتاور چرخشي و صدا اثر متقابل دارد. اين نيروها بر مصرف بهينه سوخت، کنترل و هدايت خودرو و (NVH)(Noise, Voice, Harshness) فوق العاده موثرند. هنگام بررسي يک خودرو از نظر آيروديناميکي و در هنگام مقايسه با ضريبي به نام ضريب درگ يا ضريب کشش (Coefficient of Drag) مواجه مي شويم. ضريب درگ ميزان مقاومت يا واماندگي يک جسم در مقابل عبور جريان هوا از يک جهت خاص (عموماً از سمت جلو) مي باشد و اين ضريب يک عدد کاملاً مستقل بوده و ارتباطي با سطح مقطع جسم ندارد. هرچه سطح مقطع يک جسم بيشتر باشد، مقاومت در مقابل جريان باد نيز بيشتر مي شود. نيروي مقاومت کلي جسم در برابر عبور جريان هوا حاصلضرب ضريب درگ در سطح مقطع جسم مي باشد. سطح مقطع جسم به معناي سطح عمودي حاصل از برش عمودي جسم مورد نظر در بزرگترين نقطه خود بر حسب متر مربع است که به عنوان مثال سطح مقطع يک کاميون بسيار بزرگتر از سطح مقطع يک خودروي سواري است. ضريب درگ يا ضريب واماندگي در مورد خودروها همواري عددي کوچکتر از يک مي باشد. ضريب درگ يک (CD=1) مربوط به يک صفحه کاملاً صاف به فرم دايره است که به صورت عمودي در مقابل جريان عبوري هوا قرار گرفته باشد، ضمنا” اگر جريان اغتشاشي يا آشفته(Turbulent) در پشت اين صفحه را در هنگام عبور جريان هوا در نظر بگيريم، مثلاً CD=1.2 خواهد شد که 0.2 اضافه به سبب کشش حاصل از آشفتگي(Turbulency) پشت جسم مي باشد. ضريب دراگ کاملا” بستگي به شکل جسم مورد نظر داشته و هرچه که جسم مورد نظر فرمي گردتر با زوايائي تيزتر در جلو و عقب برخوردار باشد، مسلماً ضريب درگي کمتر نيز خواهد داشت. کمترين ضريب درگ دنيا مربوط به قطره باران است که از نظر عددي برابر با 0.05 مي باشد. با توجه به اينکه عملاً نميتوان خودروها را به شکل قطره باران ساخت، خودروهاي آيروديناميک امروزي، ضريب درگي تقريباً معادل با 0.3 دارند. نيروهاي آيروديناميکي خودرو، از دو منبع نيروي فشار درگ (Drag Pressure) و اصطکاک چسبنده به وجود مي آيند. به بعضي از نقاط خودرو که جريان هوا در محدوده آنها متوقف مي شود، «نقطه جدايش» مي گويند. پديده جدايش از اينکه جريان هوا به سادگي از پشت خودرو خارج شود، جلوگيري مي کند. فشار در مناطق جدايش، کمتر از منطقه جلوي خودرو است و اختلاف اين نيروهاي فشاري به خاطر شکل نيروي درگ است. نيروي درگ ناشي از نيروي اصطکاک چسبنده در لايه هاي مرزي روي سطح خودرو را «نيروي درگ اصطکاکي» گويند. مقاومت هوا: يکي از نيروهاي وارد بر خودرو، نيروي مقاومت هوا مي باشد. نيروي مقاومت در برابر عبور جريان هوا در يک خودرو از طريق فرمول زير قابل محاسبه است: در اين فرمول F نيروي مقاومت هوا، Vسرعت حرکت خودرو برحسب متر برثانيه، A سطح مقطع موثرخودرو و CD ضريب درگ مي باشد که مقاومت حاصل از حرکت جريان هوا با دوبرابر شدن سرعت به ميزان چهار برابر افزايش پيدا مي کند، يعني خودروئي که با سرعت 100 کيلومتر در ساعت در حال حرکت است، نياز به نيرويي برابر يک چهارم حرکت با سرعت 200 کيلومتر در ساعت دارد و در نتيجه مصرف سوخت خودرو در سرعت صد کيلومتر در ساعت تقريباً يک چهارم مصرف آن در سرعت دويست کيلومتر بر ساعت مي باشد. وقتي که يک خودرو در سيال هوا حرکت مي کند، فشار منفي بر روي قسمت جلويي درب موتور خودرو ايجاد مي شود و فشار مخالفي که در اين منطقه ايجاد مي گردد، مي تواند جريان هواي لايه مرزي را که موجب بوجود آمدن نيروي درگ در اين ناحيه مي شود، ساکن کند. در چند سال اخير در طراحي خودروها، نصب قطعه کوچکي در قسمت جلويي خط روي در موتور، اهميت دارد، زيرا موجب جلوگيري از جدا شدن جريان ورودي در موتور و در نتيجه کاهش نيروي درگ مي شود. انتخاب شيب اتاق در قسمت عقب و همچنين طول صندوق عقب خودرو، رابطه مستقيمي با نيروي آيروديناميکي که از طريق نقطه جدايش ايجاد مي شود، دارد. جدايي بايد در نواحي مشخص و محدود روي دهد و هر چه اين نواحي کوچکتر باشند، نيروهاي مقاوم کمتر مي شوند. از نظر تئوري آيروديناميکي، يک شکل ايده آل براي قسمت عقب خودرو، شکلي شبيه به قطره اشک مي باشد. از آنجايي که اندازه منطقه جدايش روي نيروي مقاوم آيروديناميک تاثير مستقيم دارد، جرياني که به قسمت عقب خودرو و به سمت پايين آن فشار مي آورد، به نيروي بالابرنده آيروديناميکي عقب خودرو تاثير مي گذارد. نکته ديگري که بايد در طراحي قسمت عقب بدنه خودرو مورد توجه قرار گيرد، توانايي رفع گرد و غبار از روي شيشه و چراغهاي عقب است. آشفتگي زياد جريان در منطقه عقب خودرو، باعث چرخش هوا شده و گرد و خاک در نواحي شيشه و درب صندوق عقب انباشته خواهد شد و مانع ديد راننده مي شود. در نتيجه عکس العمل متقابل بدنه خودرو و جريان هوا، نيروها و گشتاورهايي حول بدنه خودرو ايجاد مي شوند. مؤلفه هاي نيروي مقاوم(درگ): نيروي درگ بزرگترين و مهمترين نيروي آيروديناميکي است که خودروهاي سواري در سرعتهاي معمولي و در طول بزرگراهها با آن روبرو هستند و اين در حالي است که نيروي درگ کلي بر روي خودروها از ترکيب مؤلفه هاي مختلفي از نيروهاي مقاوم ناشي مي شود. کارهاي متفاوتي را مي توان براي کاهش اثرات اين نيرو انجام داد. از جمله راههاي مناسب براي کاهش نيروي درگ مي توان به استفاده از يک صفحه صاف در زير خودرو، طراحي درست برآمدگيهاي بدنه مانند گلگيرها، درب موتور و حتي چرخها و سوراخهاي رينگها اشاره کرد. نيروي درگ قابل توجهي در زير خودرو، محفظه گلگيرها و همچنين رينگ چرخها به علت جريان برگشتي گردابي در فضاهاي خالي بوجود مي آيد. اگر با استقرار يک صفحه صاف در قسمت زير خودرو، ورود جريان هوا از زير خودرو را به محفظه موتور،گلگيرها و سپرها کنترل نماييم، جزء زيادي از نيروي درگ را مهار نموده ايم. لبه هاي تيز چرخ، فرصت ايجاد تاثيرات جريان هوا در يک سطح افقي را از بين مي برند و تا زماني که چرخ مي چرخد و به حرکت دايره اي در يک سطح عمودي تمايل دارد، اين جريانات بيشتر از آن چه که به نظر مي رسد، روي چرخ خودرو تاثير دارد، زيرا قسمت جلويي چرخ در معرض جريان هوا قرار دارد. براي بهبود بخشيدن به اين وضعيت و پيشگيري از ايجاد جريانات مقاوم و نيروي درگ آيروديناميکي، معمولاً براي چرخهاي جلوي خودرو، سپر آيروديناميکي محافظتي در نواحي چرخها و سوراخهاي آنها قرار مي دهند، در صورتي که براي چرخهاي عقب مي توان براي کاهش نيروهاي درگ اصطکاکي و آيروديناميکي، حفره چرخها را کمتر نمود، فضاي ميان سطح بالايي چرخها و محفظه گلگير را کاهش داد و از طرفي سطح مشترک لاستيکها و زمين را با تنظيم باد لاستيک و استفاده از لاستيک با قطر مناسب کاهش داد. رادياتور يا سيستم خنک کننده موتور خودرو آخرين عامل تاثيرگذار بر روي نيروي درگ است، چون جريان هواي عبوري از رادياتور به موتور و محفظ احتراق خودرو برخورد مي کند و فشار ديناميکي آن مانند نيروي درگ بر روي خودرو اعمال مي گردد. مخصوصاً که ممکن است الگوي جريان هوا درون يک قسمت مشخص از محفظه موتور، به علت فقدان خواص آيروديناميکي در آن ناحيه بسيار نامنظم يا آشفته (Turbulent) باشد و بدون توجه به جريان هواي ورودي از ميان رادياتور، قسمتي از نيروي پيش برنده را تلف نمايد. ضريب درگ (Drag Coefficient) رايج‌ترين روش براي بررسي ويژگي‌هاي آيروديناميکي يک اتومبيل محاسبه ضريب مقاومت پساي آن يا همان ضريب درگ است که Cd نيز گفته مي‌شود. ضريب درگ براي هر خودرو به طور جداگانه و تجربي، در تونل‌هاي باد اندازه‌گيري مي‌شود. براي يک اتومبيل هر چه اين ضريب کوچکتر باشد، نمونه آيروديناميک‌تري خواهد بود. طبق مطالب گفته شده هر خودرويي در طول مسير حرکت خود بايد با نيروي درگ مقابله کند.ضريب ائروديناميکي که در زبان فارسي به ان ضريب پسار اطلاق مي شود مقاومت هوا در مقابل خودرو را نشان مي دهد و يا به عبارت بهتر مقدار نيروي درگ را نشان ميدهد.هرچه اين عدد کمتر باشد نيروي درگ ما کمتر است.اين عدد هيچ گونه يکايي (واحد) ندارد و هميشه کمتر از يک است (مثلا 0.35). بزرگ‌ترين هدف مهندسان از انجام اصلاحات ‌آيروديناميکي روي خودروها، کاستن از عوامل موثر روي افزايش نيروي مقاومت هوا يا همان کاهش ضريب درگ بدنه است. در سرعت‌هاي بالا به شکل ميانگين در حدود 60 درصد از توان پيشرانه خودرو صرف غلبه بر مقاومت آيروديناميکي مي‌شود. بنابراين کاهش درگ در عمل به کاهش مصرف سوخت، کاهش صداي اضافي در سرعت‌هاي اتوباني و افزايش آرامش رانندگي منجر خواهد شد. مطالعات در تونل باد نشان مي‌دهند که عوامل به‌ظاهر کوچکي هم‌چون تيغه‌هاي برف‌پاک‌کن، ‌آينه‌هاي جانبي و پهناي چرخ‌ها، نقش پررنگي در افزايش ضريب درگ بازي مي‌کنند. هم‌چنين تغيير زاويه اتصال سقف خودرو به ستون‌هاي A و C، نيز يکي از بزرگ‌ترين دستاورد‌هاي مهندسان در تونل‌هاي باد محسوب مي‌شود. مي‌توان گفت که علم ‌آيروديناميک در زمره علوم تجربي قرار مي‌گيرد و از‌اين‌رو حتي با وجود پيشرفت‌هاي شگرف نرم‌افزارهاي شبيه‌ساز در سال‌هاي اخير نيز آزمايش در تونل باد هم‌چنان يکي از ضروريات طراحي خودروهاي جديد محسوب مي‌شود. بنابراين صرف زمان بيشتر در‌اين تونل‌هاي گران‌قيمت، مي‌تواند به معناي دستيابي به ضريب درگ کمتر و کاهش مصرف سوخت باشد. از سوي ديگر در تونل‌هاي باد، نقش جريان‌هاي اغتشاشي (turbulence) که در اطراف بدنه خودروها شکل مي‌گيرد در افزايش نيروي مقاوم هوا مشخص مي‌شوند، جالب آنکه ‌اين جريان‌هاي اغتشاشي در مورد خودروهاي هاچ‌بک در سطح بزرگتري شکل مي‌گيرند و‌ اين خودروها با ضعف آيروديناميکي محسوسي نسبت به نمونه‌هاي مشابه سدان (صندوق دار) دست به گريبان هستند. در زير ضريب پسار چند خودرو را براي شما اورده ايم: Nissan GT-R : 0.27 cd BMW 650i 2011 : 0.032 cd BMW 640i : 0.31 cd BMW Vision Efficient Dynamics : 0.22 cd Bently Continental GT coupe 2012 : 0.33 cd BMW 740Li 2010 : 0.30 cd Ford Fusion 2010 : 0.33 cd Ford Mustang GT 2009 : 0.38 CD Mersedes Benz SL500 2009 :0.32 CD Mini Cooper Convertible 2009 : 0.35 cd Hyundai Elantra 2010 : 0.28 cd Mersedes Benz SLK 2011 : 0.30 CD Mersedes Benz SLK 2005 :0.32CD اجزاي‌ آيروديناميک اگر خودروهاي مسابقه‌اي و سوپر اسپرت‌ها به عنوان نماد به‌کارگيري علم ‌آيروديناميک در صنعت خودرو قلمداد کنيم، مي‌توان با بررسي قطعات بدنه آنها به کارايي هر عنصرآيروديناميکي تا حد زيادي پي برد. بال بزرگ جلو که با نام اسپويلر شناخته مي‌شود معمولا در نزديک‌ترين سطح به زمين و به عنوان لبه زيرين سپر جلو يا دماغه خودرو طراحي مي‌شود. ‌اين قطعه بزرگ و سرتاسري عمدتا دو وظيفه مهم را به دوش مي‌کشد. اولين و مهم‌ترين وظيفه‌ ايجاد نيروي روبه‌پايين (DOWN FORCE) با استفاده از جريان هواي قابل توجهي است که با دماغه خودرو درگير مي‌شود. اسپويلر جريان هوا را به دو بخش زيرين و زبرين تقسيم مي‌کند. بخش زيرين با سرعت زياد و فشار کم از زير بدنه خودرو حرکت مي‌کند و بخش زبرين نيز با ساير قطعات ‌آيروديناميک و بدنه خودرو درگير مي‌شود. يکي از روش‌هاي هوشمندانه از جريان زبرين ‌اين است که ضمن‌ ايجاد نيروي روبه‌پايين، که افزايش چسبندگي چرخ‌هاي محور جلو را به سطح مسير در پي دارد، به‌منظور خنک کاري سطوح رادياتوري نيز از‌اين جريان استفاده شود. البته ذکر ‌اين نکته مهم است که سطوح رادياتوري وسيع در واقع خود باعث افزايش قابل توجه ضريب درگ مي‌شوند. بخشي ديگر از جريان برخورد کننده با دماغه از طريق کانال بندي‌هاي مخصوصي به ديسک‌هاي ترمز مي‌رسد و به منظور خنک‌کاري ‌اين قطعات حياتي استفاده مي‌شود. در‌اين زمينه طراحي رينگ‌هاي چرخ به صورتي که بتواند جريان هوا را از سطح زيرين خودرو به سمت کناره‌ها بمکد نيز مفيد فايده خواهد بود و در برخي خودروهاي فوق سريع با طراحي بدنه پيچيده به کار گرفته مي‌شود. جريان گذرنده از روي بدنه خودرو در هنگام جدا شدن از سطوح اصلي بدنه (سقف و درب صندوق) اصطلاحا به لبه‌هاي فرار مي‌رسد. در‌ اين نقاط طراحي بال و بالچه‌هاي ديگر مثمر ثمر خواهد بود. بنابراين کاربرد اسپويلر سقفي و اسپويلر بزرگ درب صندوق عقب نيز به وضوح مشخص است. طراحي ظريف و حرفه‌اي ‌اين قطعات مي‌تواند در سرعت‌هاي بالا بسيار کاربردي باشد. براي مثال طبق شبيه‌سازي آيروديناميکي انجام شده در يکي از پروژه‌هاي دانشگاهي، اگر از يک بال هواپيما کارآمد و حرفه‌اي (براي مثال يکي از طرح‌هاي شرکت ناسا) به‌صورت برعکس روي درب صندوق خودرويي نظير پژو 405 استفاده شود، مي‌توان زمان ترمز گيري از سرعت 180 کيلومتربرساعت به 36 کيلومتربرساعت را در حدود يک ثانيه کاهش داد. چنين صرفه جويي‌اي در زمان علاوه بر آنکه در دنياي مسابقات سرعت بسيار حائز اهميت است، در زمينه افزايش پايداري و‌ ايمني نيز به معناي کاهش 28 متري خط ترمز خودرو (در سرعت‌هاي ياد شده) خواهد بود. ‌اين در حالي است که به لطف طراحي بسيار دقيق و حساب شده، مصرف سوخت خودرو در پي افزايش درگ ناشي از نصب بال، تنها 0.03 ليتر در يکصد کيلومتر افزايش مي‌يابد که به راستي رقمي ‌ناچيز و قابل اغماض است. البته ذکر‌اين نکته الزامي است که طراحي بال‌هاي حرفه‌اي و طريقه نصب آن، تاثيري بسيار چشمگير بر عملکرد و نتيجه نهايي خواهد داشت. براي مثال ارقام ذکر شده در‌ اين شبيه‌سازي به شکل دقيق براي بالي با طول وتر 30 سانتي‌متر، عرض 120 سانتي‌متر و زاويه حمله 16 درجه بدست آمده‌اند و کوچک‌ترين تغيير در شکل بال يا زاويه حمله به معناي تغيير کليه محاسبات خواهد بود. از‌اين رو است که نصب بال‌هاي غير حرفه‌اي و بازاري نه تنها فايده‌اي ندارد، بلکه ممکن است افزايش مصرف سوخت و ضريب درگ را هم در پي داشته باشد. جالب‌تر آنکه در بسياري موارد عملکرد يک قطعه آيروديناميکي بر کارايي ساير قطعات نيز موثر است و به‌همين دليل است که کمپاني‌هاي تيونينگ حرفه‌اي، قطعات‌ ‌آيروديناميک خود را در قالب مجموعه‌اي کامل و هماهنگ عرضه مي‌کنند. ديفيوزر يکي ديگر از قطعات‌ آيروديناميک مشهور در صنعت خودروسازي مدرن، قطعه‌اي به نام ديفيوزر يا پخش کننده است که عموما در در سطح زيرين سپر عقب نصب مي‌شود. وظيفه بنيادين ‌اين قطعه به زبان ساده، تبديل سرعت جريان هواي گذرنده از زير خودرو، به فشار و در نتيجه نيروي رو‌به‌پايين است. با طراحي اصولي‌ اين قطعه مي‌توان به حداکثر DOWN FORCE دست يافت و حتي از نصب بال‌هاي بزرگ روي درب صندوق عقب نيز بي نياز شد. ‌اين روش سال‌هاست که توسط برخي خودروسازان بزرگ مانند فراري استفاده مي‌شود و در زمينه بهبود عملکرد و هندلينگ خودروها در سرعت‌هاي متوسط و زياد بسيار موثر است. آيروديناميک متغيير ارتفاع، سرعت جريان هوا و زاويه قرارگيري قطعه‌ آيروديناميک، تنها سه رکن متغيير از ده‌ها متغييري هستند که بر عملکرد يک مجموعه آيروديناميکي تاثير گذارند. تحليل عملکرد اجزاي ‌آيروديناميک به‌هيچ عنوان ساده نيست و به هزاران ساعت کار آزمايشگاهي در تونل باد و ده‌ها ساعت تحليل پيچيده نرم افزاري با ابريارانه‌هاي بسيار قدرتمند وابسته است. با‌اين حال پيشرفت فناوري در سال‌هاي اخير آنچنان بوده است که خودروسازان بتوانند با تحليل کليه شرايط خودروهاي اسپرت را مجهز به تکنولوژي‌هاي ‌آيروديناميک متغيير راهي جاده‌ها کنند. تغيير ارتفاع و زاويه بال عقب در بسياري سوپر اسپرت‌ها مدرن مي‌تواند کارايي مختلفي از توليد داون‌فورس تا اعمال نيروي ترمزي خالص (در پي افزايش ضريب درگ) را به دنبال داشته باشد. هم‌چنين ‌اين روزها تيغه‌هاي انعطاف پذيري در دماغه برخي خودروها نصب مي‌شود که در سرعت‌هاي مختلف، ‌آيروديناميک خودرو را تغيير مي‌دهد. اضافه‌شدن دريچه‌ها و کانال‌هاي متغير براي کم و زياد کردن جريان هواي درگير با سطوح رادياتوري نيز از ديگر فناوري‌هاي در دست تکميل در ‌اين زمينه است. شايد جالب باشد که بدانيد حتي ارتفاع کلي خودرو از سطح زمين نيز به شکل قابل توجهي بر عملکرد آيروديناميکي اتومبيل موثر است. از‌اين رو تعليق هوشمندانه برخي خودروها، به هنگام افزايش سرعت به سطح زمين نزديک مي‌شود تا عملکرد آيروديناميکي و پايداري حرکتي خودرو بهبود يابد. افق‌هاي ‌آينده صنعت خودروسازي در‌اين زمينه چندان روشن نيست، اما در تئوري‌ اين احتمال وجود دارد که نسل آتي خودروها با بدنه‌اي کاملا انعطاف‌پذير و تغير شکل‌دهنده ساخته شوند تا در هر شرايطي امکان دستيابي به حداکثر کارايي حرکتي و بهترين شرايط آيروديناميکي ممکن باشد. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد