Автомобиля методом свободного выбега

Настоящая работа имеет целью ознакомить студентов с наиболее простым методом определения коэффициента сопротивления воздуха, для которого не требуется аэродинамическая труба.

Хотя этот метод по своей точности значительно уступает методу продувки натурного автомобиля или его модели в аэродинамической трубе, в то же время он позволяет оценить количественно коэффициент сопротивления воздуха с приемлемой для учебных целей достоверностью. Метод основан на известной теореме о том, что изменение кинетической энергии движущегося тела равно работе сил сопротивления:

где dE – изменение кинетической энергии; - сумма сил сопротивления, оказываемого движению; dS - элементарный отрезок пути, на котором происходит изменение кинетической энергии.

Если свести число сил, действующих на автомобиль в процессе его движения, к минимуму, то таким движением является свободный выбег автомобиля на горизонтальном участке дороги. В этом случае сила тяги Рк=0, сила сопротивления подъёма Рк=0, а силами сопротивления останутся только неизбежные: сила сопротивления качения P f и сила сопротивления воздуха Pw, т. е.

Изменение кинетической энергии автомобиля, движущегося в режиме свободного выбега dE на участке dS, может быть найдено после дифференцирования уравнения:

где V- скорость автомобиля в данный момент времени; - коэффициент учёта вращающихся масс, который в режиме свободного выбега может быть определён из соотношения

где Z- число колёс автомобиля; Ik- момент инерции, определяемый по методу лабораторной работы № 2; rk- радиус качения колеса, определяемый по известной из теории методике.

Тогда уравнение преобразуется к виду

Разделив переменные и проинтегрировав его, получим

,

где S- длина участка, на котором производятся измерения, м; VH- скорость автомобиля на начальной границе участка, м/с; VК- скорость автомобиля на конечной границе участка, м/с; F- площадь лобового сопротивления автомобиля, которая в первом приближении может быть может быть принята равной произведению высоты автомобиля на ширину его колеи, т. е. F= BH; YA- вес автомобиля, кН; f-коэффициент сопротивления качению автомобиля; К- искомый коэффициент сопротивления воздуху.