Центр давления ( CP )

Но дело гораздо сложнее, чем просто высокая и низкая прижимная сила. Существует так называемый центр давления. Подобно распределению веса, существует распределение прижимной силы. Или распределение давления, как для вас более понятно.

Давайте начнем с центра давления и центра тяжести (или центра массы).

Центр тяжести является воображаемой точкой, в которой могла бы быть сосредоточена вся масса автомобиля. Так, если вы сложите массы всех компонентов автомобиля и их положения, вы придумали центр тяжести, или ЦТ. Преимущество состоит в том, что вы можете теперь делать вид, что вместо тяжести, воздействующей на каждую часть автомобиля, есть только одна гравитационная сила равная весу автомобиля, действующая на центр тяжести.

То же самое работает для центра давления. Вместо воздуха, оказывающего давление по всему корпусу автомобиля, вы можете сложить все это вместе и придумать одну аэродинамическую силу, действующую на центр давления. Обычно эта сила будет действовать вниз (прижимная сила) и назад (сопротивление).

Итак, вы можете построить компьютерную симуляцию корпуса вашего автомобиля, поместить ее в какой-нибудь аэродинамический симулятор и определить центр давления вашего автомобиля. Либо так, или просто критически осмотрите ваш автомобиль, пытаясь определить, где находится центр давления (CP) по отношению к ЦТ, и работайте с этим.

Я думая, что здесь необходим пример. Пример номер один: волан для бадминтона. Примерно 95% массы волана расположено в куполообразном пробковом наконечнике. Поэтому очевидно, что ЦТ расположен около вершины.

Но с аэродинамической точки зрения, если вы думаете о том, где создается давление, это будет происходить в основном сзади, где расположены перья. Они создают большую поверхность и выталкивают воздух в стороны, когда волан летит через воздух. Поэтому центр давления (CP) находится где-то возле перьев, относительно далеко назад.

Теперь, когда вы ударяете волан вашей ракеткой, он почти немедленно переворачивается, чтобы лететь наконечником вперед. Почему так происходит?

Сначала вы должны понять этот небольшой кусочек элементарной физики:
Следующая диаграмма должна прояснить, как две равных, но противоположных силы, которые не действуют на одной линии, эквивалентны вращающему моменту.

В нашем случае это означает, пока ЦТ не расположен непосредственно перед центром давления (CP), будет существовать вращающий момент, пытающийся это исправить. Чем больше две силы или больше расстояние между центром давления (CP) и ЦТ, тем больше вращающий момент.

В применении к волану: сила от вашей ракетки действует в ЦТ, прочь от вас, а аэродинамическая сила, в этом случае чистое сопротивление, действует в центре давления (CP), в вашу сторону. Если ЦТ не находится прямо перед центром давления (CP), будет существовать вращающий момент, исправляющий это. Положение ЦТ перед центром давления является самым устойчивым и естественным положением.

На рисунке, предполагается, что волан движется к левой стороне вашего экрана.

То же самое происходит с дротиком дартса. Его масса сконцентрирована вокруг заостренного кончика, так что ЦТ снова находится спереди. А центр давления расположен больше в заднюю сторону, около стреловидных лопастей. И снова, если у вас не опыта игры в дартс в состоянии опьянения или нет его вообще, и вы бросаете дротик боком, он скорректирует себя сам и полетит кончиком вперед.

Это не должно вас удивить, когда я пишу: то же самое происходит с автомобилем. Центр давления (CP) автомобиля расположен позади (и обычно выше, я думаю) центра тяжести. Хотя и не так экстремально, как в примерах с дартсом и воланом. Но тем не менее, эффект тот же самый.

Чем дальше назад расположен центр давления (CP), тем больше будет корректирующий вращающий момент, когда вы идете боком. Другими словами: если центр давления (CP) расположен дальше назад, чем ЦТ, автомобиль будет очень стабильным, и будет нелегко менять направление или идти боком.

Итак, как вы измените положение центра давления (CP)? В основном, путем перемещения антикрыла. Двигайте антикрыло назад и центр давления (CP) будет перемещаться назад вместе с ним. Двигайте антикрыло вперед, и центр давления будет перемещаться вперед. Переднее ветровое стекло здесь также достаточно важно, его размер и положение. Большое ветровое стекло, находящееся спереди автомобиля, означает, что центр давления также перемещается в переднюю часть автомобиля.

Пример из реальной жизни: удачи вам в попытках повернуть "Dodge Viper" на скорости.

Я боюсь, что это еще не все, что нужно сказать о центре давления. Его высота также важна. И об этом часто забывают.

Если смотреть со стороны и центр давления (CP) выше, чем ЦТ, или наоборот, тогда существует вращающий момент, так как сопротивление действует в центре давления (CP), а сила, которая двигает автомобиль, действует в ЦТ. Этот вращающий момент создает некоторое дополнительное давление на задних колесах и немного снижает его спереди.

Этот момент буквально пытается перевернуть ваш автомобиль назад, подобно тому, как это иногда делают игрушки механических собак.

Это означает, что когда вы устанавливаете антикрыло "выше", вы получаете большее заднее сцепление и меньшую поворачиваемость.

И снова, пример из реальной жизни: мощные драгстеры. Я не думаю, что они могут установить свои антикрылья еще выше без опрокидывания. Причина номер 1, стоящая за этим, состоит в том, они нуждаются только в сцеплении для своих задних колес, передние не так важны, поскольку драгстеры предназначены для поездок по прямой. Причиной номер 2 является то, что чем выше они стоят, тем "чище" воздух, чище в смысле отсутствия завихрений.