10 от най-аеродинамичните автомобили в историята

Преместването на големи машини на колела е лесно, но как да го направите ефективно е съвсем друга история. При автомобилите придвижването надхвърля простото наличие на средство за придвижване, като има няколко начина за постигане на възможно най-бърз резултат.

Става въпрос например за намаляване на теглото, за да се намали усилието, което двигателят трябва да положи, за да приведе в движение значителна маса. Друг начин е да се коригира задвижващият агрегат, за да се изстиска толкова мощност, колкото е необходимо.

Но един от аспектите, който влияе както върху естетиката, така и върху ефективността, е аеродинамиката.

Материалът е дело на JOSEPH PAOLO ESTABILLO от carbuzz. 

Какво представлява аеродинамиката?

Аеродинамиката се отнася до начина, по който въздухът се държи, когато даден обект преминава през него, особено до начина, по който това води до силите, които въздухът упражнява върху движението на обекта. Този набор от знания е част от клон на физиката, известен като динамика на флуидите, който обхваща изучаването на течности и газове, които се движат.

Не се заблуждавайте от частта „аеро“ в термина, тъй като аеродинамиката включва всичко, което се движи в дадена атмосфера. Казано по-просто, тази област на изследване не се ограничава само до машините, свързани с полети, като самолети и ракети, но включва и сухопътни превозни средства, като мотоциклети и автомобили.

Съществуват четири сили, които влияят върху начина, по който даден обект се движи във въздуха:

Тегло – ефектът на земното притегляне върху масата на даден обект. Колко силно трябва да бъде отблъскването срещу гравитацията зависи от това колко тежи обектът.

Подемна сила – тя изтласква обекта нагоре, за да противодейства на силата на тежестта, като служи като противоположност на теглото.

Тяга – силата, която придвижва обекта напред. При моторизираните обекти тя се осигурява от двигателя.

Съпротивление – противоположна на тягата сила, която се противопоставя или забавя движещия се обект. В идеалния случай тягата на обекта трябва да е по-голяма от съпротивлението, за да се поддържа движението напред.

Аеродинамично съпротивление

Колкото по-аеродинамичен е един обект, толкова по-плавно се движи във въздуха, тъй като има по-малко съпротивление. Когато измерват колко лесно даден обект се плъзга във въздуха, инженерите използват число, наречено коефициент на съпротивление (измерван като Cd) – стойност, която определя колко обтекаем е обектът, за да се бори с ефекта на въздушното съпротивление.

Колкото по-нисък е коефициентът на съпротивление на обекта, толкова по-малко е съпротивлението на въздуха, което той среща, тъй като се наблюдава, че е по-обтекаем.

Формата (и съответно дизайнът) играе решаваща роля за това какво е съпротивлението на обекта. Коефициентът на съпротивление на куб може да бъде Cd=1,05, а на конус със заострен край, насочен напред, Cd=0,50.

Полусфера може да има коефициент на съпротивление 0,42 Cd, но сплескването ѝ в обтекаема форма или форма на сълза води до нисък коефициент на съпротивление от 0,04.

Повечето кръгли повърхности не се влияят толкова от съпротивлението, колкото плоските, а тесните повърхности обикновено са по-малко податливи на съпротивление, отколкото широките. Като общо правило, ако има повече повърхности върху обект, върху който въздейства въздухът, резултатът е по-голямо аеродинамично съпротивление.

Защо аеродинамиката е от значение при проектирането на автомобили

Производителите на автомобили искат автомобилите им да имат възможно най-висока производителност и ефективност, както за целите на продажбите, така и за да се “хвалят”. 

За тази цел те искат да сведат до минимум съпротивлението при проектирането. Това е така, защото съпротивлението предизвиква триене, което се увеличава, колкото по-бързо се движи автомобилът, което кара двигателя да изразходва повече гориво само за да се движи.

Но това не е всичко. Ако автомобилът не е аеродинамично оптимизиран, той може да произвежда по-голямо количество шум от вятъра, което прави дори кратките пътувания неудобни за пътниците. Ако пък се генерира недостатъчно притискане спрямо мощността на двигателя, автомобилът може да се окаже нестабилен, което го прави опасен за шофиране при високи скорости.

За малко повече от десетилетие след представянето на модела Т на Форд през 1908 г. инженерите започват да виждат смисъл в намаляването на съпротивлението чрез подобряване на силуета на автомобила. В наши дни автомобилните производители разчитат както на компютърно моделиране, така и на тестове в аеродинамични тунели за измерване на аеродинамиката на автомобила, които понякога се използват в комбинация с подвижен път за получаване на по-точни резултати.

Електрическите автомобили са особено чувствителни към аеродинамиката, тъй като разчитат на нисък коефициент на съпротивление, за да подобрят ефективността и пробега си.

10 от най-аеродинамичните автомобили в историята

Има много неща, които трябва да се вземат предвид, когато става въпрос за автомобилен дизайн, и целта играе голяма роля. Някои форми изискват вътрешно пространство и гъвкавост, заедно с щипка визуална заплашителност. В същото време други поставят акцент върху скоростта, управлението и ефективността – освен че предават усещане за “поезия в движение”.

Още през 50-те години на миналия век производителите на автомобили проучват влиянието на съпротивлението върху мощните автомобили. Коефициентът на съпротивление на сегашните леки автомобили обикновено варира между 0,25 и 0,30 Cd, като при SUV автомобилите достига до 0,45 Cd поради тяхната маса.

Нека да разгледаме някои от автомобилните отличници, които в един или друг момент превземат автомобилната индустрия по отношение на способността им да се плъзгат грациозно в ефира.

И не се изненадвайте, че в този списък ще видите редица електромобили, тъй като те се превърнаха в плакатите на аеродинамичния дизайн за серийни автомобили.

10. Saab 92

Моделът 92 е първият сериен модел на вече несъществуващия шведски автомобилен производител. Има основателна причина този модел да е върхът на аеродинамиката на четири колела за времето си, тъй като той се възползва пряко от историята на Saab като производител на самолети.

Предхождащ съвременните автомобилни аеродинамични технологии, 92 вместо това е изпълнен с аеронавигационни трикове, като например каросерия, щампована изцяло от един лист метал, и фарове, разположени в една равнина с каросерията.

Всичко това в комбинация дава на Saab коефициент на съпротивление 0,230 Cd, нечуван за времето си.

9. Toyota Prius

Дългогодишният модел Prius на Toyota се отличава с това, че е първият масово произвеждан хибриден автомобил в историята на автомобилостроенето, както и с това, че към септември 2022 г. е най-продаваният хибриден автомобил в света с 5 милиона закупени от клиенти бройки. 

Моделът от пето поколение получава увеличение на размерите спрямо предишната итерация по отношение на дължината, широчината и междуосието. Въпреки че това съответно подобрява вътрешното пространство, увеличените размери имат и леко негативен ефект върху аеродинамиката, тъй като новият Prius осигурява коефициент на челно съпротивление 0,27 Cd, с около 0,03 Cd повече от предшественика си.

8. Opel Calibra

Доказателство за това, че аеродинамиката не е непременно присъща само за автомобили, проектирани с основна цел пестене на гориво, Opel Calibra е смятан за “най-хлъзгавия” сериен автомобил в света, когато дебютира през 1989 г. Коефициентът на челно съпротивление от 0,26 Cd е резултат от тестове в аеродинамичен тунел в Холандия, довели до промени като стеснена задна талия, намалени пролуки между панелите и изравнени дръжки на вратите.

Това обаче не трае дълго, тъй като опции като задвижване на четирите колела, двигател V6 и турбопълнене при вариантите на Calibra за изпълнение увеличават коефициента на челно съпротивление до 0,29 Cd. Въпреки това Calibra запазва титлата си на аеродинамичен шампион в масовото производство през следващото десетилетие, докато не е детронирана от Honda Insight, която се отличава с коефициент на съпротивление 0,25 Cd.

7. Porsche Taycan

Първият серийно произвеждан електромобил на Porsche се отличава с респектиращ коефициент на съпротивление от 0,22 Cd, което е възможно благодарение на най-съвременната 3D изчислителна динамика на потока, адаптирана от дизайна на прототипа Mission E.

Прибиращите се дръжки на вратите и спойлерът, съчетани със сравнително късия нос, окуражават твърдението на Porsche, че аеродинамиката на Taycan е най-висока от всички модели в портфолиото на автомобилния производител. Само вариантът Turbo S има малко по-висок коефициент на съпротивление от 0,25 Cd.

6. Hyundai Ioniq 6

Този средноразмерен седан със стил фастбек е второто предложение в рамките на линията електрически автомобили Ioniq на Hyundai, която сама по себе си е отделена от серийния хибриден концептуален автомобил i-oniq от 2012 г., от който през 2016 г. се появи оригиналният компактен лифтбек Ioniq.

Ръководителят на отдела за стилистика на Hyundai в Китай Саймън Лоасби казва, че Ioniq 6 черпи визуално вдъхновение от модели като Saab Ursaab, Phantom Corsair и Stout Scarab, което личи по извитата линия на колана и наклонения покрив.

Тези на пръв поглед винтидж влияния на стриймлайнера работят заедно, за да осигурят модерна аеродинамика, като Ioniq 6 постига коефициент на съпротивление 0,21 Cd. Това най-ниският показател, който Hyundai може да предложи. На други места дизайнът е довел и до най-високите резултати за безопасност при сблъсък в Euro NCAP по критерии като безопасност на възрастните пътници, безопасност на децата и защита на пешеходците.

5. Tesla Model S

Изпълнителният седан с четири врати на Tesla за първи път се появи на сцената през 2012 г., като се отличаваше с коефициент на съпротивление 0,24 Cd. От гледна точка на аеродинамиката това го прави по-остър от Prius за същата моделна година. През 2015 г. и 2016 г. Model S отбеляза най-високите продажби от всички електромобили в света, докато Model 3 не взе короната.

На своя уебсайт Tesla твърди, че благодарение на корекциите, които е направила през годините, коефициентът на съпротивление на Model S е намалял до 0,208, като твърди, че това е най-аеродинамично ефективният сериен автомобил в света.

Елегантността на Model S му позволява да се възползва напълно от предимствата на мощността, осигурена от трите електромотора на върховата модификация Plaid, с време от 0 до 100 км/ч от 2,07 секунди.

4. Lucid Air

Опровергаването на твърдението на Tesla за Model S като “най-хлъзгавия” сериен автомобил е EQS Sedan, електрическият претендент от Mercedes-Benz. Този електрически пълноразмерен луксозен лифтбек изпреварва американския си съперник на косъм с коефициент на въздушно съпротивление от 0,202.

Впоследствие този коефициент е надминат от Lucid Air, който има коефициент на съпротивление от едва 0,197. Това е по-добре от първоначалната оценка от 0,21, която беше обявена през 2020 г., което доказва, че често има място за подобрение.

3. General Motors EV1

Когато производителите на автомобили все още се отнасяха с резерви към идеята за електрическа мобилност, General Motors направи крачка напред с EV1. Той беше първият по рода си, както като масово произвеждан модел, така и като специално конструиран автомобил, който от самото начало беше замислен като електромобил. EV1 никога не беше продаван, а по-скоро отдаван на лизинг на клиенти, вероятно защото GM все още не беше сигурен дали електромобилите са печеливша дългосрочна инвестиция.

В EV1 има място само за двама пътници, което означава, че GM може да си играе с пропорциите му за постигане на максимален аеродинамичен ефект. Рязко отрязаната му задна част създаваше впечатление за висок автомобил, но EV1 се плъзгаше във въздуха с невероятните 0,19 Cd по време на движението си.

2. Volkswagen XL1

Общо 250 бройки, XL1 е третият опит на Volkswagen да предложи сериен хибриден автомобил, който може да постигне максимален пробег с един литър гориво. В случая на XL1 това беше възможно благодарение на хибриден задвижващ агрегат в комбинация с турбодизелов двигател Common Rail. Въпреки ниската мощност (68 к.с.), Volkswagen XL1 допълни арсенала си за ефективност с обтекаема каросерия, изработена от леки материали.

Коефициентът на съпротивление на най-ранния прототип възлиза на 0,159 Cd, като в крайна сметка се установява на 0,189 Cd към момента на пускането на ограничената серийна версия през 2013 г. Това го превръща в най-аеродинамичния сериен автомобил, произвеждан някога (по това време). Volkswagen оценява XL1 на невероятните 0,9 л/100 км, които впоследствие са ревизирани до все още приличните 2 л/100 км в реални условия.

1. Panhard CD LM64

Подобаващо, най-аеродинамичният автомобил в този списък е модел за моторни спортове: Panhard CD LM64, базиран на стандартния CD, който можеше да се похвали с коефициент на челно съпротивление от 0,22 Cd благодарение на изключително аеродинамичната си форма и каросерията от фибростъкло.

Предназначен за „24-те часа на Льо Ман“, LM64 използва шасито на серийния CD, като заменя серийните задни ресори с навити.

Аеродинамикът Люсиен Романи, който работи с дизайнера на Panhard Шарл Дойч (на когото е кръстен коефициента на съпротивление – CD), прави радикални подобрения на LM64. Покриването на фаровете, използването на капаци на четирите колела и поставянето на две големи вертикални перки отзад спомага за постигането на коефициент на челно съпротивление от едва 0,12 Cd – постижение, което остава неподобрено и до днес.

И ако се чудите къде е Lightyear 0, автомобил, задвижван от слънчева енергия, за който се твърди, че има Cd=0,175, компанията може би дори няма да съществува още дълго, така че не сме се занимавали с това.