Сила сопротивления воздуха

Все составляющие сопротивления воздуха трудно определяются аналитически. Поэтому в практике нашла применение эмпирическая формула, имеющая для диапазона скоростей движения, характерного для реального автомобиля, следующий вид:

где с_х – безразмерный коэффициент обтекаемости воздухом, зависящий от формы тела; ρ_в – плотность воздуха ρ_в= 1,202…1,225 кг/м³; А – площадь миделева сечения (площадь поперечной проекции) автомобиля, м²; V – скорость автомобиля, м/с.

В литературе встречается коэффициент сопротивления воздуха k_в:

F_в = k_в А V², где k_в =с_х ρ_в/2, –коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴.

…и фактор обтекаемости q_в: q_в = k_в · А.

Если вместо с_х подставить с_z, то получим аэродинамическую подъемную силу.

Площадь миделева сечения для авто:

А=0,9 · В_max · Н,

где В_max – наибольшая колея автомобиля, м; Н – высота автомобиля, м.

Сила приложена в метацентре, при этом создаются моменты.

Скорость сопротивления потока воздуха с учетом ветра:

, где β – угол между направлениями движения автомобиля и ветра.

С_х некоторых автомобилей

ВАЗ 2101…07	0,48		Оpel astra Sedan HatchBack Wagon	0,33
ВАЗ 2108…15	0,47…0,43			0,36
ВАЗ 2110	0,33			0,35
ВАЗ 2111	0,36		Peugeot 307	0,36
ВАЗ 2112	0,34		Land Rover Free Lander	0,44
ВАЗ 2102…04	0,48		Ford Maverick	0,44
ВАЗ 2121…214	0,536		автобус	> 0,7
ВАЗ 2123	0,455		грузовик	> 0,85
М2141	0,35		грузовик с прицепом	> 1,25

2. Сила сопротивления подъему

F_п = G_а sin α.

В дорожной практике величину уклона обычно оценивают величиной подъема полотна дороги , отнесенную к величине горизонтальной проекции дороги, т.е. тангенсом угла, и обозначают i, , выражая полученное значение в процентах. При относительно небольшой величине уклона допустимо в расчетных формулах при определении силы сопротивления подъему использовать не sin α., а величину i в относительных значениях. При больших значениях величины уклона замена sin α величиной тангенса (i/100)недопустима.

3. Сила сопротивления разгону

При разгоне автомобиля происходит разгон поступательно движущейся массы авто и разгон вращающихся масс, увеличивающих сопротивление разгону. Это увеличение можно учесть в расчетах, если считать, что массы автомобиля движутся поступательно, но использовать некую эквивалентную массу m_э, несколько большей m_a ( в классической механике это выражается уравнением Кенига)

Используем метод Н.Е. Жуковского, приравняв кинетическую энергии поступательно движущейся эквивалентной массы сумме энергий:

,

где J_д – момент инерции маховика двигателя и связанных с ним деталей, Н·с²·м (кг·м²); ω_д – угловая скорость двигателя, рад/с; J_к –момент инерции одного колеса.

Так как ω_к = V_а/r_k, ω_д = V_а·i_кп ·i_o/r_k, r_k = r_k0,

то получим .

Момент инерции J узлов трансмиссии автомобилей, кг· м²

Автомобиль	Маховик с коленвалом Jд	Ведомые колеса (2 колеса с тормозными барабанами), Jк1	Ведущие колеса (2 колеса с тормозными барабанами и с полуосями) Jк2
ВАЗ 2101	0,13	1,1	1,42
ВАЗ 2121	0,13	–	9,47
УАЗ 31514	0,37	–	13,0
ГАЗ 3110	0,32	2,44	2,52
ГАЗ 53А	0,52	18,0	35,6
КАМАЗ 5320	2,11	23,3	98,5

Произведем замену: m_э = m_а · δ,

где.

Если автомобиль загружен не полностью: .

Если автомобиль идет накатом: δ = 1 + δ₂

Сила сопротивления разгону автомобиля (инерции): F_и = m_э · а_а = δ · m_а · а_а.

В первом приближении можно принять: δ = 1,04+0,04 i_кп²