कार वायुगतिकी क्या है?

दिग्गज कार मॉडलों की ऐतिहासिक तस्वीरों को देखकर, किसी को भी तुरंत ध्यान होगा कि जैसे-जैसे हम अपने दिनों के करीब आते हैं, वाहन का शरीर कम और कोणीय होता जाता है।

यह वायुगतिकी के कारण है। आइए हम इस पर विचार करें कि इस प्रभाव की ख़ासियत क्या है, वायुगतिकीय कानूनों को ध्यान में रखना क्यों महत्वपूर्ण है, और यह भी कि किन कारों में एक खराब प्रवाह गुणांक है, और कौन से अच्छे हैं।

कार वायुगतिकी क्या है

यह जितना अजीब लग सकता है, कार जितनी तेजी से सड़क के साथ चलती है, उतना ही यह जमीन से उतर जाएगा। कारण यह है कि वाहन जिस वायु प्रवाह से टकराता है वह कार के शरीर से दो भागों में कट जाता है। एक नीचे और सड़क की सतह के बीच जाता है, और दूसरा छत के ऊपर जाता है, और मशीन के समोच्च के चारों ओर जाता है।

यदि आप कार की बॉडी को साइड से देखते हैं, तो नेत्रहीन यह एक हवाई जहाज के विंग से मिलता जुलता होगा। विमान के इस तत्व की ख़ासियत इस तथ्य में निहित है कि मोड़ पर हवा का प्रवाह सीधे हिस्से के नीचे की तुलना में अधिक पथ से गुजरता है। इस वजह से, एक वैक्यूम या वैक्यूम, विंग के ऊपर बनाया गया है। बढ़ती गति के साथ, यह बल शरीर को अधिक उठाता है।

कार के लिए एक समान उठाने वाला प्रभाव बनाया जाता है। अपस्ट्रीम बोनट, छत और ट्रंक के चारों ओर बहती है, जबकि नीचे की ओर नीचे की ओर बहती है। एक अन्य तत्व जो अतिरिक्त प्रतिरोध बनाता है वह शरीर के हिस्सों को ऊर्ध्वाधर (रेडिएटर ग्रिल या विंडशील्ड) के करीब है।

परिवहन की गति सीधे उठाने के प्रभाव को प्रभावित करती है। इसके अलावा, ऊर्ध्वाधर पैनलों के साथ शरीर का आकार अतिरिक्त अशांति पैदा करता है, जो वाहन कर्षण को कम करता है। इस कारण से, जब ट्यूनिंग के साथ कोणीय आकार वाली कई क्लासिक कारों के मालिक, शरीर को एक बिगाड़ने और अन्य तत्वों को संलग्न करते हैं जो कार के डाउनफोर्स को बढ़ाने की अनुमति देते हैं।

यह जरूरी क्यों है

सुव्यवस्थित रूप से अनावश्यक भंवरों के बिना शरीर के साथ हवा तेजी से बहने की अनुमति देता है। जब मशीन हवा के बढ़ते प्रतिरोध से बाधित होती है, तो इंजन अधिक ईंधन का उपयोग करेगा, जैसे कि मशीन अतिरिक्त भार ले जा रही है। यह न केवल कार की अर्थव्यवस्था को प्रभावित करेगा, बल्कि पर्यावरण में निकास पाइप के माध्यम से कितना हानिकारक पदार्थ जारी करेगा।

बेहतर वायुगतिकी के साथ कारों को डिजाइन करना, अग्रणी कार निर्माताओं के इंजीनियर निम्नलिखित संकेतकों की गणना करते हैं:

• इंजन के डिब्बे में कितनी हवा होनी चाहिए ताकि इंजन को उचित प्राकृतिक शीतलन प्राप्त हो;
• शरीर के किन हिस्सों में कार के इंटीरियर के लिए ताजी हवा ली जाएगी, साथ ही जहां इसे डिस्चार्ज किया जाएगा;
• कार में हवा को कम शोर करने के लिए क्या किया जा सकता है;
• उठाने वाले बल को वाहन के शरीर के आकार की विशेषताओं के अनुसार प्रत्येक धुरी पर वितरित किया जाना चाहिए।

नए मशीन मॉडल विकसित करते समय इन सभी कारकों को ध्यान में रखा जाता है। और अगर पहले शरीर के तत्व काफी बदल सकते हैं, तो आज वैज्ञानिकों ने पहले से ही सबसे आदर्श रूप विकसित किए हैं जो ललाट लिफ्ट के कम गुणांक प्रदान करते हैं। इस कारण से, नवीनतम पीढ़ी के कई मॉडल बाहरी पीढ़ी की तुलना में केवल डिफ्यूज़र या विंग के आकार में मामूली बदलाव से भिन्न हो सकते हैं।

सड़क स्थिरता के अलावा, वायुगतिकी शरीर के कुछ अंगों के कम संदूषण में योगदान कर सकती है। तो, हवा के ललाट झोंके के साथ टकराव में, खड़ी स्थित हेडलाइट्स, बम्पर और विंडशील्ड स्मोक्ड छोटे कीड़ों से तेजी से गंदे हो जाएंगे।

लिफ्ट के नकारात्मक प्रभाव को कम करने के लिए, कार निर्माता कम करने का लक्ष्य रखते हैं निकासी अधिकतम स्वीकार्य मूल्य के लिए। हालांकि, ललाट प्रभाव केवल नकारात्मक बल नहीं है जो मशीन की स्थिरता को प्रभावित करता है। ललाट और पार्श्व प्रवाह के बीच इंजीनियर हमेशा "संतुलन" करते हैं। प्रत्येक क्षेत्र में आदर्श पैरामीटर को प्राप्त करना असंभव है, इसलिए, जब एक नए प्रकार के शरीर का निर्माण होता है, तो विशेषज्ञ हमेशा एक निश्चित समझौता करते हैं।

बुनियादी वायुगतिकीय तथ्य

यह प्रतिरोध कहाँ से आता है? सब कुछ बहुत सरल है। हमारे ग्रह के आसपास, गैस यौगिकों से बना एक वातावरण है। औसतन, वायुमंडल की ठोस परतों का घनत्व (जमीन से पक्षी की आंखों को देखने का स्थान) लगभग 1,2 किलोग्राम / वर्ग मीटर है। जब कोई वस्तु गति में होती है, तो यह वायु को बनाने वाले गैस अणुओं से टकराती है। गति जितनी अधिक होगी, उतने अधिक बल इन तत्वों को वस्तु से टकराएंगे। इस कारण से, पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करते समय, अंतरिक्ष यान घर्षण से दृढ़ता से गर्म होने लगता है।

नए मॉडल डिजाइन के डेवलपर्स के साथ सामना करने की कोशिश कर रहा है कि बहुत कम काम कैसे खींचें को कम करने के लिए है। यदि वाहन 4 किमी / घंटा से 60 किमी / घंटा की सीमा के भीतर गति करता है तो यह पैरामीटर 120 गुना बढ़ जाता है। यह समझने के लिए कि यह कितना महत्वपूर्ण है, एक छोटे से उदाहरण पर विचार करें।

परिवहन का वजन 2 हजार किलोग्राम है। परिवहन 36 किमी / घंटा तक गति देता है। वहीं, इस बल पर काबू पाने के लिए केवल 600 वाट बिजली खर्च की जाती है। बाकी सब कुछ ओवरक्लॉकिंग पर खर्च किया जाता है। लेकिन पहले से ही 108 किमी / घंटा की गति से। ललाट प्रतिरोध को दूर करने के लिए पहले से ही 16 किलोवाट बिजली का उपयोग किया जा रहा है। जब 250 किमी / घंटा की गति से गाड़ी चला रहे हों। कार पहले से ही ड्रैग फोर्स पर 180 हॉर्सपावर जितना खर्च करती है। यदि चालक गति को बढ़ाने की शक्ति के अलावा, 300 किलोमीटर / घंटे तक कार को और भी अधिक गति देना चाहता है, तो ललाट वायु प्रवाह का सामना करने के लिए मोटर को 310 घोड़ों का उपभोग करना होगा। इसलिए स्पोर्ट्स कार को ऐसे ही शक्तिशाली पावरट्रेन की जरूरत है।

सबसे सुव्यवस्थित विकसित करने के लिए, लेकिन एक ही समय में काफी आरामदायक परिवहन, इंजीनियरों ने गुणांक Cx की गणना की। आदर्श शरीर के आकार के संबंध में मॉडल के विवरण में यह पैरामीटर सबसे महत्वपूर्ण है। इस क्षेत्र में पानी की एक बूंद का एक आदर्श आकार है। उसके पास यह गुणांक 0,04 है। कोई भी वाहन निर्माता अपने नए कार मॉडल के लिए इस तरह के मूल डिजाइन के लिए सहमत नहीं होगा, हालांकि इस डिजाइन में पहले भी विकल्प रहे हैं।

पवन प्रतिरोध को कम करने के दो तरीके हैं:

1. शरीर के आकार को बदलें ताकि कार के चारों ओर हवा का प्रवाह जितना संभव हो सके;
2. कार को संकीर्ण बनाएं।

जब मशीन चलती है, तो एक ऊर्ध्वाधर बल उस पर कार्य करता है। यह एक डाउन-प्रेशर प्रभाव डाल सकता है जिसका कर्षण पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। यदि आप कार पर दबाव नहीं बढ़ाते हैं, तो परिणामस्वरूप भंवर वाहन को जमीन से अलग करना सुनिश्चित करेगा (प्रत्येक निर्माता इस प्रभाव को यथासंभव समाप्त करने की कोशिश करता है)।

दूसरी ओर, जब कार चलती है, तो एक तीसरा बल उस पर कार्य करता है - पार्श्व बल। यह क्षेत्र और भी कम नियंत्रणीय है, क्योंकि यह कई चर मूल्यों से प्रभावित होता है, जैसे कि एक क्रॉसवर्ड जब सीधे आगे या कॉर्नरिंग करते हैं। इस कारक की ताकत का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है, इसलिए इंजीनियर इसे जोखिम में नहीं डालते हैं और चौड़ाई के साथ मामले बनाते हैं जो Cx अनुपात में एक निश्चित समझौता करने की अनुमति देता है।

यह निर्धारित करने के लिए कि ऊर्ध्वाधर, ललाट और पार्श्व बलों के मापदंडों को किस हद तक ध्यान में रखा जा सकता है, अग्रणी वाहन निर्माता विशेष प्रयोगशालाएं स्थापित कर रहे हैं जो वायुगतिकीय परीक्षण करते हैं। भौतिक संभावनाओं के आधार पर, इस प्रयोगशाला में एक पवन सुरंग शामिल हो सकती है, जिसमें एक बड़े वायु प्रवाह के तहत सुव्यवस्थित परिवहन की दक्षता की जाँच की जाती है।

आदर्श रूप से, नए कार मॉडल के निर्माता या तो अपने उत्पादों को 0,18 के गुणांक में लाना चाहते हैं (आज यह आदर्श है), या इससे अधिक है। लेकिन कोई भी अभी तक दूसरे में सफल नहीं हुआ है, क्योंकि मशीन पर अभिनय करने वाले अन्य बलों को खत्म करना असंभव है।

क्लैंपिंग और उठाने बल

यहां एक और बारीकियों का उपयोग किया गया है जो परिवहन की हैंडलिंग को प्रभावित करता है। कुछ मामलों में, ड्रैग को छोटा नहीं किया जा सकता है। इसका एक उदाहरण एफ 1 कारें हैं। यद्यपि उनका शरीर पूरी तरह से सुव्यवस्थित है, पहिये खुले हुए हैं। यह क्षेत्र उत्पादकों के लिए सबसे अधिक समस्या है। ऐसे परिवहन के लिए, Cx 1,0 से 0,75 की सीमा में है।

यदि इस मामले में पीछे के भंवर को समाप्त नहीं किया जा सकता है, तो ट्रैक के साथ कर्षण को बढ़ाने के लिए प्रवाह का उपयोग किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, शरीर पर अतिरिक्त हिस्से स्थापित होते हैं जो डाउनफोर्स बनाते हैं। उदाहरण के लिए, फ्रंट बम्पर एक स्पॉइलर से सुसज्जित है जो इसे जमीन से उठाने से रोकता है, जो एक स्पोर्ट्स कार के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। एक समान विंग कार के पीछे से जुड़ा हुआ है।

फ्रंट विंग कार के नीचे प्रवाह को निर्देशित नहीं करता है, लेकिन शरीर के ऊपरी हिस्से में। इस वजह से, वाहन की नाक हमेशा सड़क की ओर निर्देशित होती है। नीचे से एक वैक्यूम बनता है, और कार ट्रैक से चिपक जाती है। रियर स्पॉइलर कार के पीछे एक भंवर के गठन को रोकता है - वाहन के पीछे निर्वात क्षेत्र में चूसा जाने से पहले यह भाग प्रवाह को तोड़ देता है।

छोटे तत्व भी ड्रैग की कमी को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, लगभग सभी आधुनिक कारों के हुड के किनारे वाइपर ब्लेड को कवर करते हैं। चूंकि कार के सामने वाले हिस्से में आने वाले प्रवाह का सबसे अधिक सामना होता है, इसलिए वायु सेवन डिफ्लेक्टर जैसे छोटे तत्वों पर भी ध्यान दिया जाता है।

स्पोर्ट्स बॉडी किट स्थापित करते समय, आपको यह ध्यान रखना होगा कि अतिरिक्त डाउनफोर्स कार को सड़क पर अधिक आश्वस्त करता है, लेकिन साथ ही दिशात्मक प्रवाह ड्रैग को बढ़ाता है। इस वजह से, इस तरह के परिवहन की चरम गति वायुगतिकीय तत्वों के बिना कम होगी। एक और नकारात्मक प्रभाव यह है कि कार अधिक प्रचंड हो जाती है। सच है, स्पोर्ट्स बॉडी किट का प्रभाव 120 किलोमीटर प्रति घंटे की गति से महसूस किया जाएगा, इसलिए सार्वजनिक सड़कों पर अधिकांश स्थितियों में इस तरह के विवरण।

खराब वायुगतिकीय खींचें वाले मॉडल:

Сх 0,7 - कैटरम 7

Cx 0,6 - उज़ (469, हंटर)

सीएक्स 0,58 - जीप रैंगलर (टीजे)

सीएक्स 0,57 - हथौड़ा (एच 2)

Cx 0,56 - VAZ "क्लासिक" (01, 03, 05, 06, 07)

वजन 0,54 - मर्सिडीज-बेंज (जी-क्लास)

Cx 0,53 - VAZ 2121

अच्छे एयरोडायनामिक ड्रैग वाले मॉडल:

Cx 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - जीएम EV1

Cx 0,21 - टेस्ला (मॉडल 3)

Cx 0,23 - ऑडी A4

Cx 0,23 - मर्सिडीज-बेंज सीएलए

Cx 0,23 - मर्सिडीज-बेंज (S 300h)

Cx 0,24 - टेस्ला मॉडल एस

Cx 0,24 - टेस्ला (मॉडल X)

सीएक्स 0,24 - हुंडई सोनाटा

सीएक्स 0,24 - टोयोटा प्रियस

Cx 0,24 - मर्सिडीज-बेंज सी क्लास

Cx 0,25 - ऑडी A2

सीएक्स 0,25 - अल्फा रोमियो (गिउलिया)

Cx 0,25 - प्यूज़ो 508

सीएक्स 0,25 - होंडा इनसाइट

Cx 0,26 - बीएमडब्ल्यू (E3 के पिछले हिस्से में 90-श्रृंखला)

Cx 0,26 - बीएमडब्ल्यू i8

Cx 0,26 - मर्सिडीज-बेंज (B)

Cx 0,26 - मर्सिडीज-बेंज (ई-क्लास)

सीएक्स 0,26 - जगुआर एक्सई

सीएक्स 0,26 - निसान जीटी-आर

सीएक्स 0,26 - इनफिनिटी क्यू 50

इसके अतिरिक्त, कार वायुगतिकी के बारे में एक छोटा वीडियो देखें:

कार वायुगतिकी, यह क्या है? वायुगतिकी में सुधार कैसे करें? कैसे एक कार से एक विमान बनाने के लिए नहीं?