Рейтинги легкових автомобілів за аеродинамічними властивостями та сучасні підходи 3D-моделювання зовнішніх форм кузовів
Володимир Кужель, Антоніна Буда, В’ячеслав Павленко, Олександр КорнєвРобота присвячена розвитку аеродинаміки легкових автомобілів, що почався на початку XX століття. Радикальних змін щодо форми кузова недостатньо, основна увага зосереджена на елементах поверхні, ведеться їх оптимізація за збереження загальної форми, що визначається дизайнерською концепцією. Покращенню показників аеродинаміки автомобілів завжди приділяли велику увагу, особливо дослідженню лобового опору – найважливішого із факторів, що впливають на тягові та експлуатаційні якості автомобіля. За цей час вдалося значно знизити коефіцієнт аеродинамічного опору Сх. Під час розробки зовнішньої форми кузова конструктори прагнуть надати йому такі обриси, щоб повітря обтікало якомога більш плавно, без завихрень і зривів потоку, тобто щоб поверхня була візуально привабливою, правильних форм та з максимально обтічним силуетом.
Актуальність проблеми зводиться до удосконалення зовнішніх форм авто, тому при розробках враховують п’ять складових загального аеродинамічного опору автомобіля: опір форми; індуктивний; поверхневий; інтерференційний опори та опір внутрішніх потоків. Частка кожної із цих складових залежно від типу автомобіля різна, але зазвичай на опір форми припадає 60–70 % загального аеродинамічного опору, на індуктивний – 7–12 % (великі значення характерні для легкових автомобілів), на поверхневий – приблизно 5–8 %, на опір внутрішніх потоків – 8–11 %.
Метою роботи є аналіз впливу складових загального аеродинамічного опору Сх на експлуатаційні властивості легкових автомобілів (швидкості, витрати палива, безпеки, зручності та комфорту під час керування) із формуванням загальної рейтингової оцінки.
Загалом показано, що для автомобілів останнього періоду характерні переважно клиноподібні форми, до яких перейшли майже всі автомобільні фірми світу. З погляду вдосконалених аеродинамічних властивостей це автомобілі малого та середнього класів (класи В, С та Е). На підставі значних досліджень у цій галузі, вдосконаленню технологій автомобілебудування, спрямованих насамперед на поліпшення паливної економічності та динамічних властивостей, виробникам вдалося досягти відносно низького лобового опору. На сьогодні найкращі представники цього класу впритул наблизилися до значення Сх = 0,29–0,30, що є межею для сучасного рівня технологій. Подальші зусилля дослідників спрямовані на зниження опору, що створюється під капотом, зменшення забруднення та вдосконалення акустичних характеристик
Використані джерела
[1] Buda, A.G., Kuzhel, V.P., & Yurov, A.V. (2018). Modeling of exterior surfaces of a passenger car in three-dimensional space using splines. Journal of Mechanical Engineering and Transport, 1(7), 26-34.
[2] Kuzhel, V.P., Buda, A.G., & Yurov A.V. (2019). Modern approaches to modeling the external forms of a passenger car in a 3D environment. Bulletin of Zhytomyr DTU, 2(82), 74-82.
[3] Kuzhel, V.P., Buda, A.G., & Yurov, A.V. (2018). Variants of modeling the external forms of the car using modern technologies of 3D graphics. Modern Technologies in Machine Building and Transport, 1(10), 38-43.
[4] Kuzhel, V.P., Buda, A.G., & Yurov, A.V. (2018). Modeling of external surfaces of the Toyota Land Cruiser 200 car body using splines. In Materials of the VI international scientific and practical Internet conference “Modern technologies and prospects for the development of road transport” (pp. 110-113). Vinnytsia: VNTU.
[5] Buda, A.G., Kuzhel, V.P., & Yurov, A.V. (2016). Graphic models of designing car body shapes. Modern Technologies in Machine Building and Transport, 1(5), 32-37.
[6] Kuzhe, V.P., Buda, A.G., & Yurov, A.V. (2017). On the question of options for modeling the external surfaces of the passenger car body. In Materials of the X international scientific and practical conference “Modern technologies and prospects for the development of road transport” (pp. 114-116). Vinnytsia: VNTU.
[7] Yurov, A.V. (2016). Use of new applications of the CAD system for graphic modeling of the car body. In Theses of the XLV regional science and technology conference professors and teaching staff, employees and students of the university with the participation of academic staff, organizations and technical engineers employees of enterprises in Vinnytsia and the region. Vinnytsia: VNTU.
[8] 3d spline model of the body F2003 GA. (n.d.). Retrieved from http://www.sharecg.com/v/16409/3d-model/3d-spline-odel-of-the-bodyF2003-GA#.
[9] Making of 'Mercedes S Class Millau' by Ali Ismail. (n.d.). Retrieved from https://www.3dtotal.com/tutorial/1111-making-of-mercedes-s-classmillau-3ds-max-photoshop-by-ali-ismail-vehicle-car-mercedes-s-class