تونلی برای سفر به آینده

به سبب سرعت سیر پایین خودروهای اولیه تا سالهای سال آیرودینامیک و مسائل حاصل از آن به صورت جدی در هنگام طراحی یک خورو مطرح نمی شد و بعضا هم که در گونه ای از خودروها به آیرودینامیک پرداخته می شد یا به صورت بسیار اجمالی و محدود صرفا به منظور ایجاد شکل ظاهری جذابتر یا کاهش جزئی در مصرف سوخت و بعضا هم در مورد خودروهای مسابقه ای با سرعت سیر بالا بود و در هنگام طراحی خوروهای تولید انبوه و روزمره آیرودینامیک به صورت کاربردی و موثر تا اواسط دهه پنجاه مطرح نبود. (هرچند که در قبل از این دهه خودروهایی نظیر فولکس واگن بیتل هم وجود داشتند که از ضریب آیرودینامیکی مناسبی هم برخوردار بودند).

هنگام بررسی جریان هوای عبوری از مقابل یک خودرو با دو قسمت مواجه می شویم. نخست ناحیه پرفشار در قسمت جلو که توسط بدنه خودرو هوا شکافته شده و ناحیه دوم ناحیه کم فشار پشت که در این قسمت جریان شکافته شده هوا سعی در بازگشت به حالت عادی دارد.

به هر میزان که قسمت جلویی خودرو سریعتر و راحت تر جریان هوا را بشکافد و برعکس هرچه قسمت پشتی دیرتر و آرامتر حفره ایجاد شده را ببندد ضریب دراگ کمتری خواهیم داشت که در مورد قطره باران این امر به بهترین نحو انجام می گیرد. قسمت گرد جلویی به سرعت جریان هوا را شکافته و قسمت کشیده و مخروطی انتهایی به آرامی حفره ایجاد شده را می بندد.

جریانهای هوا در هنگام برخورد و عبور از روی بدنه یک خودرو بسته به شکل و فرم قسمتهای مختلف خودرو شکلهای متفاوتی به خود می گیرند.

جریانهای مداوم و پیوسته جهت دهی شده جریان لامینار نامیده میشوند. جریانهای لامینار جریانهایی مقاوم و قابل محاسبه و ضمنا پایدار هستند که عمدتا در قسمتهای جلو و زیر و روی بدنه خودرو وجود دارند.

جریانهای توربولانس یا ناپایدار جریانهائی عموما گردابی و مغشوش بدون جهت گیری خاص هستند که در نواحی کم فشار نظیر قسمت پشتی خودرو و در قسمتهایی که مقطع خودرو از زوایای تیز و نسبتا عمودی تشکیل شده بوجود می آیند. اینگونه جریانها و جهت حرکت و نوع حرکت آنها غیر قابل محاسبه و پیش بینی بوده و عموما موجب فزایش ضریب دراگ هم می شوند. در هنگام طراحی سعی می شود تا حد ممکن از بوجود آمدن اینگونه جریانها جلوگیری شود و جریانهای توربولانس به صورت جریان لامینار در آید.

جهت کاهش مقاومت هوا در سرعتهای بالا یا باید سطح مقطع موثر خودرو کاهش یابد (که عملا به معنای کاهش فضای داخلی یک خودرو روزمره بوده و منتفی است) و یا باید ضریب دراگ کم شود که این مورد عملی تر بوده و ساده تر امکان پذیر است.

مثلا اگر شما قصد داشته باشید حداکثر سرعت یک دستگاه پیکان را از 140 کیلومتر در ساعت به 175 کیلومتر در ساعت برسانید یا باید قدرت موتور را حدود 35 تا 40 اسب بخار اضافه کنید و یا اینکه با کاهش ضریب دراگ به میزان 0.30 به این سرعت برسید ( این مثال عینا در مورد خودروی RD که از موتور پیکان استفاده میکند ولی از بدنه پژو 405 با ضریب دراگ اصلی معادل 0.29 که در RD به میزان 0.30 رسیده کاملا قابل مشاهده است).

هر گونه توفیق در مقابل کاهش مقاومت در مقابل پیشروی خودرو، به کاهش توان لازم و سرانجام باعث کاهش سوخت می شود. از طرف دیگر، شکل آیرودینامیکی ایده آل همواره با کیفیت مطلوب از لحاظ جای سرنشینان و راحتی آنان متناسب نیست . همین امر ایجاب می کند که چیزی در بینابین انتخاب شود.

از نظر آیرودینامیکی، تنها خودروهای مسابقه که به منظور راندن در خط مستقیم و روی پیست مطلقا هموار طراحی می شوند، می توانند به وضع ایده آل ساخته شوند.

این تونل باد كه در تصویر بالا مشخص است، بخشی از آینده صنعت خودروسازی به‌شمار می‌رود، تیغه‌هایی به طول 12 متر دارد كه از چوپ سبك و سخت صنوبر سیتكا كه بومی آمریكای شمالی است، ساخته شده و توسط كلاهكی از جنس چوب بالسا كامل شده است. این تیغه عظیم می‌تواند باد را با سرعت 222 كیلومتر بر ساعت در فضای 229 متری آزمایشگاه به گردش درآورد و به مهندسان كمك كند مقاومت بدنه خودرو در برابر هوا و ایرادهای آیرودینامیكی احتمالی آنرا بر طرف كنند. كاهش 10درصدی این ایرادها می‌تواند 1 تا 2درصد بهره‌وری سوخت خودرو را بالاتر ببرد.

می‌توانید عظمت این تونل باد را که در میان تونل‌های باد مورد استفاده خودروسازان بی‌نظیر است، با مقایسه تیغه‌های آن با تکنسینی که در پایین تیغه‌ها مشغول به کار است، متوجه بشوید. این تونل باد که در مرکز فنی جنرال موتورز در وارن، میشیگان ساخته شده تنها بخش کوچکی از تلاش این شرکت برای تولید خودروهای آینده است.

خودروسازان آمریکایی تا سال 2025/1404 فرصت دارند تا بهره‌وری سوخت خودروهای خود را به 100 کیلومتر به ازای 4.3 لیتر (یک گالن در هر 54.5 مایل  معادل یک لیتر در هر 23 کیلومتر ) برسانند. قوانین اتحادیه اروپایی به مراتب سختگیرانه‌تر است و تا سال 2020/1399 مصرف خودروها در این قاره باید در هر 24.4 کیلومتر یک لیتر (100 کیلومتر به ازای 4.1 لیتر) باشد. کانادا، ژاپن، چین و کره جنوبی نیز تا سال 2015 استانداردهای سختگیرانه‌ای را به اجرا خواهند گذاشت. این استانداردهای تازه تفاوت چندانی در ظاهر خودروها ایجاد نخواهند کرد؛ اما باعث می‌شوند خودروهای آینده سبک‌تر و آیرودینامیک‌تر طراحی شوند و از سیستم‌های هوشمندی بهره ببرند که مصرف سوخت را به بهترین شکل ممکن مدیریت می‌کنند.

برگرفته از :

خبر آنلاین

ویکی پدیا

مجله ماشین

نشریه صنعت خودرو