Автомобілі завжди суперничали у швидкості. Спочатку їх порівнювали з кіньми, потім порівнювали між собою, допоки гонки не стали справжньою лабораторією інженерних ідей. Коли потужність двигунів почала стрімко зростати, виявилося, що цього мало: машинам заважало повітря. Проблему не помічали, допоки швидкість не перевалила за сотню кілометрів на годину, але потім вона стала очевидною. Так інженери вперше замислилися, як приручити стихію, а машини з'явилися крила.
Час до
Ранні автомобілі розганялися, наскільки дозволяли двигуни, і ніхто не замислювався, як повітря впливає на рух. Обтічність сприймалася швидше як питання естетики: краплеподібні форми виникали, але найчастіше заради зовнішнього вигляду. На гоночних трасах машини ставали все швидшими, і гонщики зіткнулися з новою проблемою. На високих швидкостях автомобіль ніби втрачав зчеплення з дорогою, особливо у поворотах. Гладкі кузови створювали підйомну силу, схожу на ту, що піднімає літаки у повітря, і це було небезпечно. Водії боролися з машиною, утримуючи її на трасі, але в якийсь момент зрозуміли, що потрібна нова інженерна стратегія.
Спочатку рішення шукали у підвісці. Жорсткі ресори та обтяження конструкції трохи допомагали, але знижували динаміку, тому наступним кроком стали експерименти з формою. У 1920–1930-х роках з'явилися перші спроби керувати потоком повітря: довгі краплеподібні корпуси та закриті колеса. На папері такі моделі виглядали перспективно, і конструкторам навіть вдалося досягти деякого приросту максимальної швидкості. Представлені проекти були цікавими, але насправді не вирішували головної проблеми.
Експерименти
Машини все ще були громіздкими, з високими кузовами, що нагадували карети, і лобовим склом, яке ніби спеціально ловило вітер. І на цьому тлі експерименти з аеродинамічними кузовами виглядали більш ніж дивно. Вони нагадували швидше мистецтво, ніж науку: інженери та дизайнери намагалися вгадати, яка форма кузова виявиться «швидшою». Одним із піонерів став Едмунд Румплер, німецький інженер, який у 1921 році представив автомобіль Tropfenwagen — краплеподібний, ніби обтічний потоком води. Теоретично машина мала різати повітря, як літак, але насправді її незвичайний вигляд не знайшов розуміння серед покупців, а складна конструкція виявилася непрактичною.
Тим часом у США Бакмінстер Фуллер запропонував свою версію аеродинамічного авто – Dymaxion. Величезний дирижабль, що нагадує на колесах, він дійсно легко розганявся і був економічнішим, ніж звичайні машини того часу. Але нестабільна поведінка на дорозі звела всі переваги нанівець. Незважаючи на це, ідея обтічних форм вже не здавалася такою дивною, особливо коли автовиробники почали помічати, що знижений опір повітря дозволяє економити паливо і збільшувати швидкість.
Справжній прорив стався в 30-х роках, коли на сцену вийшов Готтліб Даймлер, який придумав тестувати автомобілі в аеродинамічній трубі. Цей метод прийшов із авіації, де інженери вже давно перевіряли поведінку літаків у потоках повітря. Першим автомобілем, який пройшов такі випробування, став Tatra T77 – експериментальний чеський седан з плавними лініями та низьким силуетом. Розробка інженера Ганса Ледвінка показала, що можна суттєво знизити лобовий опір, змінюючи лише форму кузова. Автомобіль виявився не тільки швидшим, але й стабільнішим на великих швидкостях, що стало важливим кроком у розвитку аеродинаміки.
У повоєнний час інтерес до цієї теми спалахнув із новою силою, особливо в автоспорті. Італійці та німці почали оснащувати гоночні боліди невеликими крилами та спойлерами, намагаючись змусити потік повітря не лише не заважати машині, а й допомагати їй триматися на дорозі. Перші подібні експерименти виглядали примітивно: інженери просто пристроювали до кузова плоскі пластини і спостерігали за їх ефектом. У 60-х роках Формула-1 перетворилася на справжній аеродинамічний полігон. Там, де раніше машини ледве чіплялися за асфальт на високій швидкості, тепер вони притискалися до траси, наче цвяхи. Це змінило все — від гоночних технологій до серійних автомобілів, які почали отримувати спойлери, антикрила і складні елементи кузова, які працюють не тільки на зовнішній вигляд, а й на ефективність.
Автомобільні крила та інші нововведення
Одним із перших, хто задумався про те, як приручити повітряні потоки, став інженер Джим Холл. Наприкінці 1960-х він представив Chaparral 2E із величезним антикрилом, встановленим на високих стійках. На той час це виглядало як щось із майбутнього, але ідея виявилася неймовірно дієвою. Поки інші намагалися боротися з підйомною силою, що створюється швидкістю, Холл вирішив використати її у своїх інтересах. Його антикрило притискало машину до асфальту, покращуючи керованість у поворотах. Незабаром і у «Формулі-1» почали з'являтися автомобілі з подібними конструкціями. Ferrari, Lotus та інші команди не залишилися осторонь. Машини ставали швидше на трасі не лише за рахунок моторів, а й завдяки розумному використанню аеродинаміки. Конструкції ускладнювалися, інженери експериментували з формою та кутом нахилу крил, а пізніше дійшли того, що повітря можна спрямовувати не тільки для притискної сили, але й для охолодження чи зниження опору.
Аеродинаміка незабаром зробила крок за межі гоночних трас. У 1970-х деякі серійні автомобілі почали отримувати задні спойлери — спочатку більше краси, ніж користі. Але коли виробники усвідомили їхній реальний ефект, вони почали розраховувати форму кузова та розташування всіх елементів з урахуванням повітряних потоків. Porsche 911 Turbo з масивним “китом” на кормі – один із перших прикладів машини, в якій аеродинамічний елемент грав функціональну роль. Потім з'явилися активні спойлери, здатні змінювати кут нахилу в залежності від швидкості, а також повітропроводи, що перенаправляють потоки для зменшення турбулентності.
Сьогодні навіть звичайні міські автомобілі проектуються з урахуванням аеродинамічних принципів. Виїмки в бамперах, спліттери, дифузори, приховані двірники все це служить для зниження опору і підвищення ефективності. В електромобілях аеродинаміка є особливо важливою, адже кожен зайвий кілограм повітряного опору означає менший запас ходу. Крила, що колись були рідкістю, згодом стали невід'ємною частиною машин, а з сучасними технологіями перетворилися на адаптивну систему, яка може пристосовуватися до поточної ситуації та максимально ефективно використовувати притискну силу.
Найкраще зусилля щодо покращення аеродинаміки помітні в суперкарах , які з її допомогою змогли досягти приголомшливих результатів у швидкості.
Источник: Джерело
