포르쉐 문제

공기역학

공기역학은 과학 분야에서 난이도가 높은 측정과학이다. 자동차가 주행할 때 상대적으로 정지된 공기에 충격을 주기 때문에 공기가 사방으로 흐르고 차 밑으로 뛰어드는 기류가 일시적으로 차 아래의 각종 기계 부품에 갇히고, 공기가 주행하는 자동차에 의해 당겨지기 때문에 자동차가 나는 듯이 지나가면 지상의 종이와 나뭇잎이 말릴 것이다. 또한, 차 아래의 기류는 차의 앞부분과 엔진실에 공중부양력을 만들어 바퀴의 지면에 대한 하향 압력을 약화시켜 자동차의 조작 성능에 영향을 줄 수 있다.

또한 자동차의 연료는 연소로 기계 가동을 추진할 때 이미 많은 동력을 소모하고 있으며, 자동차가 고속으로 주행할 때 일부 동력은 공기 저항을 극복하는 데도 사용된다. 따라서 자동차 설계에 대한 공기역학의 중요성은 자동차의 조작성을 높이는 데 있을 뿐만 아니라 연료 소비를 줄이는 데도 있다.

부력을 처리하는 방법

부력을 처리하는 한 가지 방법은 차 밑에서 스포일러를 사용하는 것이다. 그러나 오늘날 이런 장치를 사용하는 양산차는 거의 없다. 주로 R&D 와 제조 비용이 너무 높기 때문이다. 페라리 360M, 루터스 ESPRIT, 닛산 스카이라인 GT-R 만이 최근 양산차에서 이 장치를 사용했다.

또 다른 주류 방법은 차 앞부분 아래에 강력한 스포일러를 설치하여 차 앞부분보다 약간 긴 것이다. 공기 흐름을 엔진 커버로 안내하거나 탱크 그릴과 차체를 통과할 수 있습니다. 꼬리 부분의 경우, 주요 임무는 공기 흐름이 차체를 통해 원활하게 흐르도록 하는 것이며, 차의 뒷부분의 공기 흐름은 최대한 깔끔하게 유지해야 한다.

자동차가 주행할 때 차체를 통과하는 기류가 차체 윤곽에 밀착될 수 있다면 부착이나 층류 (흐름선이라고 함) 라고 부른다. 물방울의 모양은 우리가 오늘 알고 있는 가장 유선형 모양이다. 그러나 자동차가 반드시 물방울의 모양으로 설계하지 않아도 최적의 층류에 도달할 수 있다. 사실, 전통적인 자동차 형태도 좋은 LAMIAR 효과를 얻을 수 있다. 일반적인 방법은 후면 바람막이 유리의 기울기 각도를 25 도 이내로 조절하는 것이다.

페라리 360M 과 도요타 SUPRA 는 모두 이런 특징을 가진 승용차입니다.

사실, 이런 가마의 옆면을 자세히 살펴보면, 앞에서 뒤로 가는 선은 지붕을 향해 위쪽으로 구부러지고, 가마의 밑부분은 매우 평평하다는 것을 쉽게 알 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 지혜명언) 사실 이 모양은 날개 단면의 모양과 비슷하다. 기류가 이 날개 모양의 물체를 통과할 때, 차체 위에서 흐르는 기체는 반드시 차체 아래에서 흐르는 기체보다 빠르기 때문에 부력이 생길 수 있다. 속도가 증가함에 따라 압력 손실이 점차 증가할 것이다. 차체의 상하 압력 차이는 조금밖에 없을 수 있지만, 차체 상하 면적이 크기 때문에 작은 압력 차이로 인해 그립력의 뚜렷한 차이가 생길 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 일반적으로 꼬리는 부력의 영향을 더 많이 받고 앞부분은 조작안정성 문제를 일으킬 수 있다.

여행차, 여행차, 사랑차 등 전통적인 수직 뒷바람막이 유리 자동차는 부력의 경미한 영향을 받을 수 있다. 기류가 수직 뒷창을 통과한 후 산란되어 이른바 난기류 효과를 형성하고 부력이 떨어지지만, 이러한 난류도 기류 장력의 원천이기 때문이다. 골프와 같은 사랑차는 지붕과 미문의 각도가 30 도 이내이면 30 도를 넘는 디자인보다 공기 흐름 장력이 낮아진다는 연구결과가 나왔다. 따라서 뒷창과 차의 사이각을 28 도에서 32 도 사이로 조절하면 부력과 공기장력 문제를 동시에 고려할 수 있다고 생각하는 사람들도 있다. 사실 문제는 그렇게 간단하지 않다. 이 각도 범위 내에서 공기 흐름은 차체에 밀착되거나 난류를 일으킬 수 없으므로 공기 흐름을 예측하기 어려울 수 있습니다. 자동차가 수평면을 달리지 않기 때문에 매달림 시스템의 상하 움직임에 따라 자동차가 지면에서 떨어져 있는 거리는 사실상 변수이며, 차체 위아래로 흐르는 기류로 인한 차압은 수시로 변한다. 동시에, 자동차의 꼬리 주위의 공기 흐름 역학은 자동차가 회전할 때 꼬리의 공기 흐름 상황에도 영향을 미칩니다. 뒷창과 차의 사이각이 28 도에서 32 도 사이일 때 뒷부분이 안정된 가장자리와 불안정한 가장자리 사이에 있는 것은 매우 위험하다. 예를 들어 아우디 TT 가 출시되면 고속 롤오버 문제가 발생합니다. 당시 사고 조사 보고서에 따르면 아우디 TT 의 뒷축이 고속으로 주행할 때 부력이 너무 커서 뒷바퀴의 그립력이 너무 약해졌다고 한다. 그러나 TT 는 디자인에 있어서 스타일을 최우선으로 하고 공기역학에서 약간의 희생을 했다. 뒷창과 뒷부분의 라디안은 위의 어색한 각도 사이에 있다. 차고는 두 사랑차를 설계할 때 두 사랑차의 꼬리를 직선형으로 설계하는 경향이 있어 차내 공간을 늘리고 공기역학상의 부족을 극복할 수 있다.

꼬리날개의 기본 디자인

꼬리날개와 스포일러의 탄생은 기류와 부력 문제를 해결하기 위한 것이다. 우리가 본 꼬리날개는 가지각색이라고 할 수 있다. 하지만 모두 같은 특징을 가지고 있습니다. 면이 좁고 수평면이 차체에서 멀리 떨어져 있습니다. (꼬리가 차체에 가까우면 장식적인 역할을 할 뿐만 아니라 스포일러와 비슷한 역할을 할 뿐, 둘 다 다릅니다. 꼬리의 주된 역할은 압력을 증가시키는 것이므로 꼬리의 모양은 거꾸로 날아가는 날개와 같아야 한다. 이 설계는 공기가 꼬리날개 아래쪽을 통과하는 속도가 꼬리날개 위쪽을 통과하는 속도보다 빠르도록 하여 압력을 가합니다. 압력을 가하는 또 다른 방법은 꼬리의 전면을 약간 아래로 기울이는 것입니다. 이 디자인은 수평 꼬리날개보다 더 큰 공기 장력을 생성하지만 압력을 조절하는 데 더 유연합니다.

날개와 스포일러의 차이점

꼬리날개와 후면 스포일러의 차이점은 후자가 꼬리와 통합되거나 차체의 전체 설계의 일부일 뿐이라는 것입니다. 후면 스포일러도 압력을 생성하는 데 사용할 수 있지만 일반적인 기능은 부력과 기류 장력을 줄이는 것입니다. 두 사랑차의 후방 교란판은 교란판 앞에 대량의 공기를 모아 두 사랑차의 꼬리에 있는 기류를 분리하여 부력을 낮추기 위한 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 리어, 리어, 리어, 리어, 리어, 리어, 리어) 후면 스포일러는 또한 공기 흐름이 꼬리를 더 부드럽게 통과하여 공기 흐름이 오랫동안 배회하거나 꼬리에 부착되는 것을 방지하여 공기 장력과 부력을 유발하는 차하 기압을 낮출 수 있습니다.

그래서 많은 자동차 책들이 꼬리의 투영을 꼬리날개라고 부르는 것은 프로페셔널하지 않다. 예를 들어, 9 1 1 의 일반 버전은 자동으로 오르내릴 수 있으며 스포일러라고 부르며 GT2 는 실제 꼬리날개입니다. 일반적으로 유럽 자동차 제조사들은 자동차의 미적 디자인에 더 많은 관심을 기울이고 있으며, 스포츠 승용차와 경주판의 차이에도 매우 신경을 쓴다. 이에 따라 유럽 자동차 제조업체는 꼬리 사용을 피하는 반면 일본 자동차 제조업체는 꼬리를 판매점으로 고객에게 밀었다. 이런 차이로 우리는 서로 다른 나라에서 차를 만드는 철학의 차이를 쉽게 이해할 수 있다.

꼬리날개와 교란기의 간략한 역사.

일찍이 1930 년대에 각 대형 자동차 제조사들은 이미 기류 장력을 낮추기 시작했지만, 부력에 대한 연구는 1960 년대까지 시작되지 않았다. 196 1 년, 페라리의 레이서 리치 킨더 (RICHIE GINTHER) 가 압력을 가할 수 있는 리어 스포일러를 발명한 것도 세계적으로 유명하다. 뒤이어 페라리 전차도 이런 디자인을 채택했다. 전면 스포일러 (일반적으로 에어댐) 를 사용하는 첫 번째 차는 유명한 포드 GT40 이어야 한다. 이 차는 300KM/H 속도를 넘을 때 생기는 부력으로 전혀 운전할 수 없는 차로 만들었다. GT40 앞바퀴의 압력이 원래 365,438+00 파운드에서 최고 시속 604 파운드로 급증했다고 합니다! ! ! 꼬리가 있는 최초의 차에 대한 정확한 정보는 없지만, Charger Daytona Plymouth Superbird 는 다저스가 1960 년대 말에 생산했다고 합니다.

유럽 자동차 공장 방면에서 포르쉐는 스포일러 기능과 미적 디자인을 겸비한 최초의 자동차 공장이라고 할 수 있다. 1975 의 9 1 1 TUBRO 의 일체형 공기압축기와 고래 꼬리 스포일러 mate 는 부력 생성을 줄여 최대 90% 의 효율을 제공합니다. 그래서 70 년대 말, 기패와 교란자들은 포르쉐의 상징이 되었다. 당시 고성능을 판매점으로 삼은 많은 자동차 업체들도 포르쉐의 발걸음을 바짝 따라가며 기패와 스포일러를 판매점으로 삼았다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성능명언) 여기까지 말하자면, 나는 몇 가지 여담을 깨달았다. 사실 자동차 제조사는 발전 단계를 거쳐야 성숙할 수 있다. 사실 일계차와 유럽계차의 격차는 일계차가 실제로 가는 길은 유럽계차가 지나가는 길이며, 모든 공장에서 반드시 겪어야 하는 길이라는 것을 알 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 일계차, 유럽계차, 유럽계차, 유럽계차, 유럽계차) 만약 앞으로 중국이 정말로 자신의 자동차 공업을 가지고 있다면, 중국의 자동차 공장은 반드시 이 길로 가야 한다. 전반적으로, 나는 유럽 자동차 공장의 공기 역학 수준이 일계차 공장보다 조금 높다고 생각한다. 공기 역학에 대한 요구가 높은 F 1 경기를 예로 들어보겠습니다. 모든 공기역학 전문가는 유럽인이며, 이 유럽인들은 예외 없이 유럽의 자동차 공장에서 일한다. 영미 차량 대열의 공기역학 연구는 최근 몇 년 동안 거의 진전이 없었다. 이 점에서 유럽 자동차 공장과 일계차 공장의 차이를 알 수 있다. 그러나 이러한 격차는 모두 시간으로 인한 것이며, 나는 기술적인 격차가 비교적 쉽게 보완될 수 있다고 생각한다. 그러나 문화적 배경의 차이는 현실의 차이를 일으키기 쉬우며, 이런 차이가 건강하지 않은 발전을 일으키면 일계차 공장은 현실의 위험에 직면하게 된다. ) 을 참조하십시오

현재 에어 파이터와 스포일러는 매우 흔하다. 거의 모든 시속이100km 이상에 달할 수 있는 차는 모두 이런 것들을 사용한다. 사실, 만약 당신의 속도가 높지 않다면, 이 물건들은 쓸모가 없습니다. 차의 속도가 60 에서 80 사이일 때, 기류의 견인력은 바퀴의 운동 저항보다 높지 않다. 꼬리날개와 스포일러가 부력과 하압에 뚜렷한 작용을 느끼려면 시속이 160KM 보다 높아야 합니다. 그 이유는 기류의 전력이 종종 차의 속도의 2 승이기 때문이다. 차 한 대가 130KM/H 에서 260KM/H 로 가속되면 부력과 공기장력이 4 배 증가한다.

동시에 모든 차의 기패는 일정한 기류 장력을 낮추는 역할을 한다. 일반적으로 전체 기류 장력을 5 ~ 10% 낮출 수 있습니다. 반면에 공기압축기는 엔진을 냉각시켜 안개등을 쉽게 설치할 수 있도록 도와준다. 그러나 꼬리와 스포일러가 아름다움을 위해 설계되었다고 생각하는 자동차 제조업체도 상당수 있다. 하지만 전반적으로, 이 공압 부품들은 여전히 어느 정도 실용적인 효과를 가지고 있다. 이전 세대의 렉서스 SC 시리즈는 원래 후면 스포일러를 설치한 후 차의 Cd 값 (기류 장력) 이 0.32 에서 0.3 1 으로 떨어졌다. 하지만 포드 고급 디자인 스튜디오의 디자이너 그랜트 개리슨 (GRANT GARRISON) 은 꼬리날개와 스포일러가 그렇게 인기가 없다면 차체에 추가하지 않을 것이라고 말했다. 하지만 우리는 같은 공기역학 효과를 가진 자동차를 다른 방식으로 설계할 수 있다. 그리고 유명한 페라리도 같은 견해를 가지고 있다. 페라리는 차체 디자인의 미감에 적응하기 위해 차체에 꼬리날개 사용을 꺼린다는 것은 잘 알려져 있다. 달리기를 가장 높은 목적으로 하는 엔조 페라리조차도 오르내릴 수 있는 꼬리 스포일러를 사용했다. 그 이유는 페라리 회장이 정적 페라리가 어떠한 교란판도 필요하지 않다고 생각했기 때문이다! ! !

Cd 값에 대한 약간의 설명

마지막으로, Cd 값에 대해 약간의 오해가 있다는 점은 주목할 만하다. 많은 자동차 제조업체의 제품 사양에서 신차의 바람 저항 계수가 얼마나 많은 CD 로 떨어졌는지 자주 언급되는데, CD 는 우리가 일반적으로 말하는 공기 저항이 아니라 공기 흐름의 바람 저항 계수를 가리킨다. 일반적으로, 후미 기류가 생성하는 저항값이 낮을수록 후미 기류가 원활할수록 이 부분의 부력은 작아진다. 상대적으로 자동차는 주행할 때 저항이 낮고 뒷바퀴의 하압도 낮아진다. 이렇게 많이 말했는데, 꼬리를 더하면 반드시 Cd 값을 높일 수 있는 것은 아니라는 것을 알아야 한다. 꼬리날개와 꼬리 스포일러를 설치한 후 차량 꼬리 기류의 원활도가 높아지면 차량의 Cd 값이 낮아져야 합니다. 자동차 설계의 공기역학 문제는 차의 뒷부분에만 국한되지 않지만, 실제로 프런트 엔드의 길이와 폭은 한 대의 차의 총 장력에도 영향을 미친다. 예를 들어, 앞 세로 엔진의 중심점이 앞 축의 중심점보다 앞쪽에 있으면 엔진의 앞부분을 길게 하기 쉽다. 앞바퀴가 넓어지면 엔진이 수평으로 배치되고 전면도 넓어지며 두 경우 모두 전체 기류 당기기 (CdA) 에 영향을 줍니다. 차 한 대의 Cd 가 매우 낮을 수도 있지만 전 부장의 폭 높은 증가로 인한 전체 기류 장력의 증가를 보완하기는 어렵다. 예를 들어, 자동차의 바람 저항 계수는 Cd0.40 에서 Cd0.38 로 떨어졌지만, 전면 부분의 폭은 75MM 증가했으며 CdA 값은 5% 증가하여 Cd 하락의 영향을 완전히 상쇄한 것과 같습니다. (예를 들어, 신야각, 바람 저항 계수가 놀라운 Cd0.25 에 도달했지만, 차체가 이전 세대보다 훨씬 크고 고속의 모든 안정적인 성능 때문에 개인적으로 크게 향상되지 않을 것으로 예상됩니다. 만약 이 성능이 확실히 향상되었다면, 베이의 연장 및 매달림 설정의 상승으로 인해 공기역학의 성적이 부차적이어야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 공기역학, 공기역학, 공기역학, 공기역학, 공기역학, 공기역학) 민간차량의 공기역학 성능은 바람 소음과 연료 경제성을 낮추는 것을 고려해야 하기 때문에 모든 설계는 차량의 압력에 약간의 희생을 할 수밖에 없다. ) 을 참조하십시오

따라서 Cd 에 대해 이야기할 때 Cd 가 자동차의 전체 공압성능을 대표한다고 생각해서는 안 되며, 꼬리날개나 거대한 스포일러를 추가하면 반드시 더 나은 공압성능을 얻을 수 있을 것이라고 쉽게 생각해서는 안 됩니다! (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 기껏해야 공기역학의 한 부분의 성능을 높였을 뿐이다.

마지막으로, 저는 개인적으로 공압 부품을 개조하는 것에 대해 이야기하고 싶습니다. 기본적으로 주류 자동차 공장의 공기역학 연구는 지난 5 ~ 6 년 동안 빠르게 발전했다. (이유는 간단하다. 내연 기관의 개선은 최근 10 년 동안 눈에 띄게 둔화되고, 자동차의 동력성능을 높이는 유일한 방법은 공기역학을 개선하고 동력전달 효율을 높이는 것이다.) 새로운 양산차의 공기역학 성능이 점점 좋아지고 있다는 것은 새 차의 공기역학 설계가 점점 더 엄격해진다는 것을 의미하며, 마음대로 변경하면 자동차의 원래 공기역학 성능이 향상되는 것이 아니라 파괴될 가능성이 더 높다는 것을 의미한다! 기동성은 우선 전체적인 균형에 중점을 두고 있으며, 모든 차체 키트나 기타 공압부품의 개조가 반대 효과를 얻을 가능성이 높다. 그래서 나는 차밑에 스포일러를 쉽게 설치하지 말고 하나씩 바꿔야 한다고 생각한다. 첫째, 바디 스포일러는 쉽게 손상 될 수 있습니다. 두 번째 차 아래의 스포일러는 정상 속도에서 차의 공기역학 성능을 높이지 못한다.