Эффект влияния земли (граунд-эффект)

Есть одна вещь, о которой я умалчивал на протяжении всей статьи, так как это нарушает правила, я думаю, во всех категориях гонок радиоуправляемых автомомоделей. Это эффект влияния земли.

Эффект влияния земли может обеспечить прижимную силу более эффективно, чем антикрылья или спойлеры, потому что поблизости от земли (или воды) вы можете получить некоторые специальные эффекты. Кто-нибудь помнит русский экраноплан?

 

Хорошо, это был дальний выстрел, кто-нибудь помнит эру эффекта влияния земли в гонках Формулы-1?

 

Это было великолепно, именно поэтому в конечном счете, эффекты влияния земли были строго ограничены, с помощью деревянных пластин, минимальной высоты и прочего.

Но тем не менее: эффект влияния земли является более эффективным, чем антикрылья или спойлеры. Он может производить большую прижимную силу (или подъем, в случае экраноплана) при той же величине сопротивления.

 

Диффузор

Однако, есть способ обойти правила: если вы обрежете заднюю часть кузова непосредственно под бампером и оставите "щитки" сразу за задними колесами, это создаст некоторую форму эффекта влияния земли. Задний бампер должен быть нетронутым, таковы правила. Поскольку у вас есть большой зазор сзади, воздух будет высасываться, когда автомобиль едет на скорости. Воздух должен быть высосан из кузова откуда-то. Если в кузове нет отверстий и колесные арки хорошей формы и плотные, воздух должен будет высосан снизу. Другими словами, ваш автомобиль будет присасывать себя к трассе. Это очень изящный эффект, я рекомендую вам его попробовать.

 

 

 

Заметьте, как щитки также немного отогнуты наружу. Это выполняет 2 функции. Первая: это усиливает щитки, предотвращает их изгибание внутрь и касание колес на высоких скоростях. И вторая: это создает эффект диффузора.

Я догадываюсь, что теперь вы задаетесь вопросом, что такое диффузор и что он делает. Если это не так, перейдите на другую страницу.

Диффузор - похожее на туннель устройство, встроенное в нижнюю часть автомобиля. Он становится шире или выше в сторону задней части автомобиля.

 

 

 

 

Диффузор работает следующим образом: воздух, проходящий под автомобилем, "растягивается" по мере прохождения вдоль автомобиля. Поэтому, чем дальше воздух продвигается к задней части автомобиля, тем ниже становится его давление. Это низкое давление буквально присасывает автомобиль к асфальту.

Другой приятный эффект заключается в том, что воздух, выходящий из диффузора, хорошо "заполняет вакуум" под задним антикрылом, делая антикрыло более эффективным.

Итак, как мы можем применить это знание к нашим автомоделям? Очень просто, сделайте весь кузов похожим на один большой диффузор.

 

Видите сходство?

Другой возможностью является срезание всей области под задним бампером, для кузовов трековых автомобилей.

Но моим личным предпочтением является изгибание наружу боковых сторон корпуса в задней части. Подобно следующему рисунку:

 

Если смотреть сверху, кузов теперь имеет форму трапецоида, с широкой стороной в задней части. Корпуса, которые являются узкими спереди и широкими в задней части, не нуждаются в изгибании боковых сторон.

Кроме того, эта небольшая уловка имеет дополнительное преимущество: на больших скоростях, корпус имеет немного большее сопротивление засасыванию мусора под автомобиль, который может сталкиваться с компонентами шасси или колесами.

 

Рассекатель

Существует еще одно любопытное устройство, которое позволяет создать прижимную силу в передней части автомобиля - это рассекатель. Рассекатель производит прижимную силу спереди автомобиля, создавая перепады давления.

Чтобы понять, как рассекатель создает прижимную силу, вам необходимы небольшие познания о механике жидкостей. Нужно, по крайней мере, знать о различии между статическим и динамическим давлением. Также полезно будет знать, как динамическое давление связано со скоростью потока. Это соотношение дается известным уравнением Бернулли. Существенный момент, который будет взят из уравнения Бернулли - это то, что давление в воздушном потоке связано со скоростью, с которой движется воздушный поток. По мере того, как скорость воздушного потока повышается, динамическое давление в воздухе понижается. В случае автомобиля будет полезно счесть автомобиль неподвижным, а воздушный поток считать двигающимся навстречу автомобилю. Приближающийся воздух достигает автомобиля со скоростью V 1, которая является скоростью автомобиля, и с давлением P 1, которое связано с V 1 согласно уравнению Бернулли. P 1 будет несколько меньше атмосферного давления.

 

Рисунок показывает, что как только поступающий воздух достигает передка автомобиля, он должен остановиться прежде, чем повернуть вверх или вниз и под автомобиль, или вокруг автомобиля. Область, в которой прибывающий воздушный поток останавливается, называют "областью застоя". Так как скорость понизилась, давление повышается (давление застоя). Таким образом, передок движущегося автомобиля является областью относительно высокого давления. Большинство людей уже хорошо знают об этом.

Одно из свойств давления - это то, что оно действует во всех направлениях. Таким образом, относительно высокое давление застоя спереди движущегося автомобиля толкает его назад (создает сопротивление). Теперь, если мы прикрепим рассекатель снизу к основанию спойлера, тогда давлений застоя также будет давить вниз на верхнюю поверхность рассекателя. Но каково давление на нижней стороне рассекателя? Если оно такое же, как давление сверху рассекателя, тогда не будет никакой силы, действующей на рассекатель. Давайте проанализируем давление снизу рассекателя.

Так как рассекатель находится близко к поверхности дороги, он создает ограничение для потока воздуха, протекающего под ним (мини-трубка Вентури, если хотите). Также как вода в реке ускоряется, когда русло сужается, воздух, который накапливается перед спойлером, должен ускориться, если он хочет протиснуться под рассекателем. И как мы знаем из уравнения Бернулли, когда воздушный поток ускоряется, его давление понижается. Таким образом, область между рассекателем и дорожным покрытием является областью низкого давления. Резюмируем это - есть высокое давление сверху рассекателя и есть низкое давление снизу рассекателя. Это приводит к созданию прижимной силы на рассекателе. И эта прижимная сила прямо пропорциональна площади поверхности рассекателя. Итак, чем больше рассекатель, тем большую прижимную силу он может создавать.

Ниже показаны фотографии примеров реализации рассекателя. Обратите внимание на огромный размер рассекателя на левом снимке. И на автомобиле Ford Mondeo BTCC мы можем ясно видеть очень узкий профиль "Вентури" под рассекателем. Это ускоряет поток воздуха и снижает локальное давление.

 

 

 

Некоторые проектировщики спортивных автомобилей придают огромное значение использованию трубки Вентури переднего спойлера.