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

پرواز قیمت ها در بازار خودرو؛ پژو 207، ساندرو و چانگان فراتر از 110 میلیون تومان

فاجعه در بازار، شاید عبارت کاملی برای توصیف وضعیت فعلی بازار خودرو در ایران نباشد، متاسفانه شاهد به واقعیت پیوستن گمانه زنی های چند هفته اخیر کارشناسان در خصوص افزایش نجومی قیمت ها هستیم و حالا بسیاری از خودروهای معمولی در حال تبدیل شدن به رویاهایی دست نیافتنی هستند. به طور کلی می توان سه عامل... ادامه مطلب

بیش از 2.5 میلیارد تومان برای ب ام و M5 شانزده ساله؛ رکورد قیمتی برای سدان های کلاسیک مدرن

بی ام و M5 اتاق E39 امروزه به عنوان یک خودروی کلاسیک مدرن شناخته می شود و ارزش مدل های تر و تمیز و کم کارکرد آن بشدت افزایش پیدا کرده است. هفته گذشته در حراجی Monterey یک دستگاه بی ام و M5 مدل سال 2002 نقره ای رنگ به قیمت 176 هزار دلار به... ادامه مطلب

مقایسه تایرهای زمستانی و تایرهای چهار فصل در شرایط رانندگی روی سطوح لغزنده [تماشا کنید]

با فرا رسیدن روزهای سرد سال و بارش باران و برف، شرایط جاده ها تغییر پیدا کرده و رانندگان باید با تمرکز بیشتر به عبور و مرور در خیابان ها و جاده ها بپردازند. آماده سازی خودرو و استفاده از تجهیزات مناسب برای تردد در مسیرهای لغزنده دیگر موضوعی است که بیش از پیش نیاز... ادامه مطلب

افزایش قیمت خودرو ادامه دارد؛ پراید به مرز 40 میلیون تومان رسید

گفته می‌شود پیش فروش محصولات دو خودروسازی بزرگ کشور تاثیرات محسوسی بر بازار خودرو دارند که یکی موجب کاهش قیمت‌ها و دیگری باعث بازگشت قیمت‌ها به حالت قبل یا همان افزایش قیمت خودرو شده است. «سعید موتمنی» رئیس اتحادیه فروشندگان خودرو با اشاره به اینکه هفته گذشته با پیش فروش خودرو قیمت‌ها روندی کاهشی به خود گرفت... ادامه مطلب

چراغ سبز هیات رئیسه مجلس به استیضاح وزیر صنعت؛ نتیجه بیکاری هزاران نفر در صنعت واردات خودرو و قطعه سازی

«محمد شریعتمداری» وزیر صنعت و معدن و تجارت که در ماه‌های اخیر اسم او به افزایش قیمت خودرو گره خورده بود با 51 امضاء هیات رئیسه مجلس، استیضاح خواهد شد. نوسانات نرخ ارز، خروج خودروسازان خارجی پس از تحریم‌ها از ایران، مشکل تامین مواد اولیه برای تولید قطعات و همچنین عدم واردات قطعات خودرو مجموعه عواملی‌ست... ادامه مطلب

بررسی تکنولوژی؛ موتورهای VTEC هوندا چگونه کار می کنند؟

اگر از علاقه مندان خودرو باشید، احتملا نام “VTEC” را پیش از این شنیده اید. اما اگر نمی دانید که این سیستم دقیقا به چه صورتی کار می کند با ما همراه باشید تا ضمن ارائه یک توضیح مفید و مختصر ویدیوی کوتاهی نیز درمورد نحوه کارکرد مشاهده کنیم. VTEC یک نوع سیستم زمان بندی متغیر... ادامه مطلب

نظرات ۱

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود
x