جادوی آیرودینامیک؛ ضریب درگ چیست و چه تاثیری در عملکرد خودروها دارد؟

امروزه بحث ایرودینامیک در صنعت خودروسازی اهمیت زیادی پیدا کرده و بسیاری از شرکت های مطرح سعی می کنند محصولاتی را با بهینه ترین میزان مقاومت در برابر هوا به خیابان ها بفرستند.

با توجه به این مساله، طراحان اکنون بیش از هر زمان دیگری با چالش روبرو شده اند، زیرا باید مدل های جدید را طوری طراحی کنند که در کنار زیبا بودن و جذب مشتریان، از لحاظ ضریب درگ (drag coefficient) نیز وضعیت مطلوبی داشته باشند.

How-a-wind-tunnel-works-inline

حال سوال مهمی که پیش می آید اینست که ضریب درگ چیست و چه نقشی در خودروها دارد؟ در این نوشتار قصد داریم به طور خلاصه به این سوال پاسخ دهیم. چنانچه این موضوع برایتان جذابیت دارد، دعوت می کنیم با ادامه مطلب همراه ما باشید.

برای نشان دادن وضعیت ایرودینامیک خودرو از ضریب درگ استفاده می کنند. این فاکتور که با نام ضریب پسار نیز شناخته می شود، می تواند فاکتورهای دیگری مثل حداکثر سرعت، میزان پایداری خودرو، مصرف سوخت و چند مورد دیگر را تحت تاثیر قرار دهد.

ضریب درگ همانطور که از نامش نیز مشخص است، با یک عدد نمایش داده می شود. در دینامیک سیالات این عدد در واقع نشان دهنده میزان مقاومت جسم در برابر حرکت در داخل یک سیال است.

در دنیای واقعی، هر سیالی تمایل دارد در برابر اجسامی که از داخل آن عبور می کنند، از خود مقاومت نشان دهد. این مقاومت خود را در قالب نیرویی خلاف جهت حرکت جسم، پدیدار می شود.

shape effect on drag

برای خودروها، درگ یا پسار نیرویی است که به واسطه وجود هوا در اطراف ایجاد می شود. این نیرو خلاف جهت حرکت بوده و گویی قصد دارد جلوی حرکت خودرو را بگیرد.

به عبارت ساده تر وقتی که یک اتومبیل در حال حرکت است، باید هوایی را که در برابر آن مقاومت می کند، بشکافد. میزان این مقاومت به شکل اتومبیل و سرعت آن بستگی دارد.

WHAT IS THE DRAG COEFFICIENT (8)

اثر درگ در سرعت های بالا بیشتر و بهتر ظاهر می شود. به همین خاطر است که وسایل نقلیه باید طوری طراحی شوند که تا حد ممکن ضریب درگ کمتری داشته باشند. هر چه ضریب درگ کمتر باشد، به معنای اینست که خودرو توانایی بهتری در شکافتن هوای پیش رو دارد.

mercedes-concept-iaa-9

همانطور که اشاره شد، ضریب درگ به غیر از تحت تاثیر قرار دادن عملکرد خودرو در سرعت های بالا، در فاکتورهایی مثل پایداری، مصرف سوخت و شتابگیری نیز دخالت می کند.

محاسبه ضریب درگ از طریق فرمول های پیچیده ریاضی صورت می گیرد. در این فرمول ها فاکتورهایی مثل سرعت، غلظت هوا و سطح مقطع خودرو نقش دارند. از آنجایی که ضریب درگ معمولا در تونل باد محاسبه می شود، شکل و ساختار تونل نیز می تواند جزو عوامل دخیل در ضریب درگ باشد.

WHAT IS THE DRAG COEFFICIENT (1)

ناگفته پیداست یکی از اجزایی که ضریب درگ خودرو را تعیین می کند، شکل دماغه آن است. اگر این بخش بیش از حد با ضریب درگ کم و به اصطلاح تیز طراحی شود، شکل نهایی خودرو جذاب و زیبا از آب در نخواهد آمد؛ همچنین در چنین حالتی چسبندگی خودرو نیز کاهش یافته و به لحاظ پایداری با مشکل روبرو می شود.

vw XL1

به طور کلی اتومبیل های سواری دارای ضریب درگی بین 0.25 الی 0.30 هستند، این رقم در مدل های شاسی بلند به دلیل ارتفاع بلندتر و بدنه های جعبه ای شکل به 0.35 الی 0.45 افزایش می یابد.

نکته عجیب و متضاد اینکه اتومبیل های مسابقه ای، مثل نمونه های حاضر در رقابت های فرمول یک یا کاترهام Seven، ضرایب درگی بیشتر از هامر H2 دارند. ضریب درگ این شاسی بلند که می توان آن را به جعبه ای بزرگ بر روی چهار چرخ تشبیه کرد، با 0.57 برابر است.

2008 Hummer H2 E85

ضریب درگ خودروهای فرمول یک، مطابق با تنظیماتی که تیم ها انتخاب می کنند، بین 0.7 و 1.1 متغیر است. دلیل این امر به تولید نیروی رو به پایین (downforce) بر می گردد. با ایجاد نیروی رو به پایین بیشتر، خودروهای فرمول یک چسبندگی بهتری با زمین پیدا کرده و می توانند پیچ ها را با سرعت بالاتری پشت سر بگذارند.

ferrari 2018 f1 car

همانطور که در لابلای مطالب اشاره کردیم، ضریب درگ خیلی پایین در سرعت های بالا باعث کاهش چسبندگی می شود؛ حال آنکه ضریب درگ بالا می تواند به معنی افزایش نیروی downforce باشد.

مساله حائز اهمیت اینکه ضریب درگ یک کمیت کاملا متغیر است. به عبارتی وقتی این ضریب برای یک خودروی معین مشخص می شود، تنها برای آن مدل خاص صادق خواهد بود و نمی توان گفت که تمام اعضای سری مربوطه دارای ضریب درگی مشابه هستند.

pl_vind_volvo_046

برای درک بهتر این مساله از یک مثال کمک می گیریم. برای نمونه مرسدس بنز CLA 180 BlueEfficiency با ضریب درگ 0.22 ایرودینامیک ترین خودروی تولید انبوه حال حاضر جهان به شمار می رود. اما نکته ای که باید مد نظر داشت اینست که تمامی نسخه ها و تریم های متفاوت CLA دارای ضریب درگ 0.22 نبوده و این رقم برای مدلی خاص با اجزای بدنه پیشفرض به دست آمده است. بنابراین هر گونه تغییر در اجزای بدنه، مثل سپر ضریب درگ متفاوتی به دنبال خواهد داشت.

اگر بخواهیم به اتومبیل هایی با کمترین ضریب درگ اشاره کنیم، باید از مدل های دیگری مثل ب ام و 520d EfficientDynamics با ضریب 0.22، تسلا مدل 3 با ضریب 0.23، آلفارومئو جولیا نسخه Advanced Efficiency با ضریب 0.23 و آئودی A4 2.0 TDI ultra نام ببریم.

520d EfficientDynamics

نسل اخیر سری 3 نیز که همین چند هفته پیش معرفی شد، با ضریب 0.23 از لحاظ ایرودینامیک وضعیت بسیار مطلوبی داشته و به همراه مدل های یاد شده، یکی از برترین ها محسوب می شود.

همانطور که مشاهده می کنید اکثر خودروها با ضریب درگ فوق العاده خوب نسخه های هیبریدی و سبز هستند و خودروسازان اخیرا برای کاهش ضریب درگ این دسته از خودروها از سیستم جلوپنجره متغییر استفاده می کنند. بدین معنا که جلوپنجره خودرو در سرعت های بالا بسته می شود تا با کاهش برخورد باد با رادیاتور، شرایط آیرودینامیکی خودرو بهبود یابد، اما در سرعت های پایین یا در شرایطی که نیاز به خنک کاری حداکثری پیشرانه وجود دارد، فلپ های تعبیه شده در جلو پنجره باز می شوند تا خنک کاری حداکثری انجام شود. اما خودروهای برقی طبیعتا نیاز به چنین سیستمی ندارد و به دلیل سطح رادیاتوری کمتر، اساسا رسیدن به ضریب درگ پایین برای طراحان خودرو برقی ساده تر از خودروهای مجهز به پیشرانه های درون سوز است.

جلوپنجره متغییر ب ام و در دو حالت باز (سمت راست) و بسته (سمت چپ) که در نسل جدید خودروهای این کمپانی مورد استفاده قرار می گیرد.

البته استفاده از آیرودینامیک متغییر محدود به بهبود ضریب و مسائل مربوط به کاهش مصرف سوخت نمی شود و در چند سال گذشته کمپانی هایی نظیر فراری و لامبورگینی یا مکلارن به واسطه این شیوه، وضعیت آیرودینامیکی خودرو را با هدف بهبود چسبندگی و کاهش زمان طی یک دور پیست ارتقا داده اند.

اگر در خصوص ضرایب درگ خودروهای تولید داخل نیز کنجکاو هستید، باید گفت که سمند و خانواده پژو 405 با ضریب درگی در حدود 0.3 در زمره خودروهای آیرودینامیک زمان خود قرار داشتند، آیرودینامیک سیتروئن زانتیا نیز در همین محدوده ارزیابی می شود اما سایر خودروهای تولید داخل نظیر پراید با ضریبی در حدود 0.35 از شرایط مطلوب فاصله دارند و تعریف چنین پارامتری برای خودروهایی چون نیسان زامیاد (با تکنولوژی مربوط به نیم قرن پیش) نیز بیشتر به یک شوخی شبیه است.

مطالب مرتبط

ریسک عظیم فولکس واگن ؛ خرید باتری برای 50 میلیون خودروی برقی

پس از رسوایی مربوط به تقلب در اعلام میزان گازهای آلاینده خودروهای دیزلی، فولکس واگن با اتخاذ یک استراتژی جدید تصمیم گرفت به طور ویژه بر روی طراحی و توسعه مدل های پاک برقی تمرکز کند. با این استراتژی خودروساز بزرگ آلمانی در نظر دارد به یکی از سازندگان اصلی اتومبیل های برقی تبدیل شده و... ادامه مطلب

قیمت خودرو در مسیر کاهش؛ رکود بلند مدت بازار خودرو آغاز می شود

قیمت خودرو به یکی از مهمترین چالش های زندگی ایرانیان مبدل شده است. بعد از نوسانات شدیدی که در ماه‌ های گذشته گریبان گیر صنعت خودروی کشورمان بوده است، این روزها شاهد یک آرامش نسبی و همچنین کاهش قیمت خودرو به صورت پلکانی هستیم و برای چند روز گذشته قیمت خودرو ساخت داخل با کاهش... ادامه مطلب

قیمت جدید خودروهای سایپا با ۳۰ الی ۸۷ درصد افزایش اعلام شد

شرکت سایپا افزایش 30 درصدی را بر قیمت انواع خودروهای خود اعمال کرد. به دنبال صدور مجوز افزایش قیمت انواع خودروها توسط دولت، لیست جدید قیمت محصولات سایپا اعلام شد. بر اساس این لیست افزایش قیمت ها در محصولات سایپا از 30 تا 87 درصد تعیین شده است. جدیدترین قیمت محصولات سایپا در مورد خودروهای تعهد شده... ادامه مطلب

شرایط فروش جک S5 برای نیمه اول دی با قیمت جدید اعلام شد

کرمان موتور شرایط فروش شاسی بلند جک اس5 را اعلام کرد. در طرح فروش اعلام شده کرمان موتور اقساط 12 تا 36 ماهه و مبلغ تسهیلات 87 میلیون تومانی بسته به نوع خرید قابل انتخاب خواهد بود ضمن اینکه تخفیف 1 و 2 میلیون تومانی نیز به برخی مدل های فروش تعلق می گیرد. قیمت جک... ادامه مطلب

رکورد بیشترین سرعت دوچرخه در اروپا شکسته شد [تماشا کنید]

تولید وسیله نقلیه ای که ترکیبی از دوچرخه و خودرو باشد با توجه تفاوت در ماهیت وجودی این دو چندان معقول به نظر نمی رسد. در واقع بسیار دیده شده که مهندسان از تکنولوژی ها و تکنیک های مربوط به تولید خودرو در موتورسیکلت ها استفاده کنند. از طرف دیگر بسیاری از فناوری های دنیای... ادامه مطلب

چهارمین تحقیق و تفحص از خودروسازان در دستور کار مجلس؛ اقدامی موثر یا تکرار شکست های قبلی؟

مجلس نشینان به تحقیق و تفحص از خودروسازان رای مثبت دادند تا برای چندمین بار این صنعت را مورد بررسی قرار دهند، هرچند که مشخص نیست نتایج این کار تا چه اندازه از مشکلات صنعت خودرو کم می‌کند. چنانچه پیش از این بعد از تحقیق و تفحص از خودروسازان، تاثیری در صنعت و بازار خودرو... ادامه مطلب

نظرات ۱

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود
x