1.4. Сила сопротивления подъему

Автомобильные дороги обычно имеют чередующиеся между собой подъемы и спуски. Крутизну подъема можно характеризовать величиной угла подъема А в градусах.

Тогда сила сопротивления подъему, составляющая силы веса автомобиля, будет равна:

Н.

Мощность, затрачиваемая автомобилем на преодоление подъема:

кВт. (10)

При движении автомобиля на спуске сила P_А меняет направление на противоположное и суммируется с тяговой силой.

Уклон дороги и коэффициент сопротивления качению в совокупности определяют общее дорожное сопротивление. Сила дорожного сопротивления равна:

Н.

Алгебраическую сумму называют коэффициентом дорожного сопротивления.

Для малых углов CosA  1, а SinA  tgA. Поэтому значение можно определить приближенно по формуле:

= f  i,

где i = tgA – уклон дороги.

Окончательно, мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, определяется по формуле:

кВт.

1.5. Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха P_w складывается из силы давления встречного потока воздуха, силы, создаваемой разряжением за автомобилем, и силы трения воздуха о поверхность автомобиля. Значение силы сопротивления воздуха, которая зависит от лобовой площади автомобиля, его формы, скорости движения и плотности воздуха, определяется по формуле:

Н.

где F_w – площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную к его продольной оси (лобовая площадь автомобиля), м²; К_w – коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы автомобиля, качества отделки его поверхности и атмосферных условий, кг/м³; V – скорость движения автомобиля, м/с.

Значение коэффициента сопротивления воздуха определяется экспериментально продувкой автомобиля или его макета в аэродинамической трубе.

Определить точное значение лобовой площади автомобиля довольно трудно, так как для этого нужно провести обмер автомобиля и вычертить его наружный контур, либо иметь электронную модель автомобиля (компьютерное трехмерное представление в одной из современных подсистем геометрического моделирования объектов проектирования). Поэтому для определения площади можно пользоваться приближенными формулами, а именно:

- для грузовых автомобилей F_w = BН_a м²;

- для легковых автомобилей F_w = 0,78B_аН_a м²,

где B – колея автомобиля, м; B_а – наибольшая ширина автомобиля, м; Н_a – наибольшая высота автомобиля, м.

Численные значения коэффициентов сопротивления воздуха и лобовых площадей некоторых отечественных автомобилей представлены в табл. 5.

Таблица 5 – Лобовые площади и коэффициенты сопротивления воздуха автомобилей

Марка автомобиля	Лобовая площадь, м2	Коэффициент сопротивления воздуха, кг/м3
ЗАЗ - 968	1,76	0,373
ВАЗ - 2106	1,86	0,314
ИЖ - 2715	2,25	0,363
ИЖ - 2126	1,87	0,25
ИЖ - 2717	2,66	0,3525
ГАЗ - 53А	4,22	0,589
ЗИЛ - 130	4,80	0,775
МАЗ - 500А	5,30	0,687

Действительный коэффициент сопротивления воздуха зависит от плотности воздуха, а, следовательно, от барометрического давления и температуры. Поэтому часто для расчета сопротивления воздуха движению автомобиля используют коэффициент обтекаемости С_х, который характеризует только форму автомобиля. Коэффициент сопротивления воздуха K_w автомобиля связан с коэффициентом обтекаемости С_х соотношением

K_w = 0,5С_х,

где  – плотность воздуха в кг/м³ (для нормальных атмосферных условий  = 1,25 кг/м³).

Мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха, вычисляется по формуле:

кВт. (11)

В приближенных расчетах можно использовать следующие средние значения лобовой площади F_w (в м²) и коэффициента сопротивления воздуха К_w (в кг/м³):

F_w К_w

Легковые автомобили с кузовом:

- закрытым 1,6  2,8 0,2  0,35

- открытым 1,5  2,0 0,4  0,5

Грузовые автомобили 3,0  5,0 0,6  0,7

Автобусы с кузовом вагонного типа 4,5  6,5 0,24  0,4

Гоночные автомобили 1,0  1,3 0,13  0,15.

Определить лобовую площадь и коэффициент сопротивления воздуха для мотоцикла сложнее, чем для автомобиля, т. к. на эти показатели большое влияние оказывают рост, тип посадки водителя на мотоцикле и др. факторы. При расчете мощности сопротивления воздуха движению мотоцикла по формуле (11) рекомендуется использовать в качестве K_w и F_w средние значения коэффициента обтекаемости и лобовой площади мотоцикла-прототипа или рассчитывать из уравнения силового баланса произведение K_wF_w (фактор обтекаемости) по заданным конструктивным параметрам и характеристикам мотоцикла-прототипа, установленного на нем двигателя и по его известной максимально возможной скорости движения. Например, для мотоциклов одиночек моделей "ИЖ-Планета 5" и "ИЖ-Юпитер 5" и их прототипов в качестве фактора обтекаемости следует брать 0,29 кг/м, а для этих моделей мотоциклов с боковым прицепом "ИЖ-Планета 5К" и "ИЖ-Юпитер 5К" и их прототипов – 0,8 кг/м.