Кузовы

Значение кузова для скоростных автомобилей особенно велико. От формы кузова зависят потери мощности на сопротивление воздуха, а следовательно, и скорость автомобиля. Чем выше скорость автомобиля, тем совершеннее должна быть форма его кузова; поэтому особенное внимание форме кузова уделяется в гоночных автомобилях.

Серийные автомобили, участвующие в спортивных соревнованиях, согласно существующим в настоящее время положениям, должны сохранять стандартную форму кузова.

Спортивные автомобили имеют двухместные кузовы, сохраняющие в основных чертах характер кузовов серийных легковых автомобилей, на базе которых они построены.

Ниже рассмотрены в основном кузовы гоночных автомобилей, к которым предъявляются следующие требования.

Кузов автомобиля должен:

1. Обладать наименьшим сопротивлением воздуха.
2. Обеспечивать хорошую устойчивость автомобиля под действием аэродинамических сил, особенно при наличии бокового ветра.
3. Сохранять достаточную прочность и жесткость при относительно небольшом весе.
4. Допускать удобное размещение водителя, обеспечивая ему хорошую обзорность дороги.
5. Давать доступ ко всем агрегатам, а также возможность прохода воздуха для охлаждения шин.

Наименьшее сопротивление воздуха является важнейшим требованием, предъявляемым к кузову гоночного автомобиля. Оно зависит от площади лобового сопротивления и обтекаемости. Так как кузов закрывает все основные части автомобиля, сопротивление его определяет общее сопротивление воздуха, испытываемое автомобилем.

Рис. 103. Вид спереди гоночного автомобиля «Харьков 3М» с закрытыми колесами

Рис. 104. Площадь лобового сопротивления автомобиля с закрытыми колесами (вверху) и автомобиля с открытыми колесами (внизу)

Площадь лобового сопротивления представляет собой проекцию кузова или всего автомобиля на вертикальную плоскость, перпендикулярную направлению движения автомобиля. На рис. 103 показан вид спереди гоночного автомобиля с закрытыми колесами, а на рис. 104 — площадь лобового сопротивления автомобилей с закрытыми и открытыми колесами. Для снижения потерь на сопротивление воздуха следует уменьшать площадь лобового сопротивления и улучшать обтекаемость автомобиля.

Движение автомобиля вызывает перемещение массы воздуха, обтекающего автомобиль. В результате этого возникает сопротивление, обусловливаемое сдвигом массы воздуха, трением в пограничном слое и вихреобразованием в воздухе. Передняя часть автомобиля испытывает большое давление воздуха, в то время как за задней частью автомобиля образуется разрежение.

Рис. 105. Тело каплеобразной формы

Чем совершеннее внешняя форма автомобиля, тем меньшее завихривание происходит при обтекании его воздухом. Теоретически наиболее совершенной является каплеобразная форма (рис. 105) с более уширенной передней частью и постепенным сужением сзади. Воздух со всех сторон плавно обтекает каплеобразное тело, не вызывая завихриваний. Совершенство формы с точки зрения обтекаемости характеризуется коэффициентам обтекаемости Сх. Сила сопротивления воздуха определяется по формуле

Выражение для силы сопротивления воздуха доказывает, что сопротивление воздуха резко возрастает с увеличением скорости движения. В диапазоне реальных скоростей для большинства современных гоночных автомобилей сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости.

Коэффициент обтекаемости Cx определяется при продувке моделей гоночных автомобилей в аэродинамической трубе. При проведении практических расчетов обычно пользуются величиной K=Cxρ *, называемым коэффициентом сопротивления воздуха.

Для гоночного автомобиля величина К зависит главным образом от типа кузова.

В настоящее время существуют три основных типа кузовов гоночных автомобилей:

1. Кузовы с открытыми колесами.
2. Кузовы с колесами, закрытыми полностью или частично отдельными обтекателями.
3. Кузовы с колесами, полностью закрытыми обтекателями, представляющими одно целое с самим кузовом.

Первый тип кузова позволяет получить наименьшую лобовую площадь, но зато дает наихудшую обтекаемость, которая не компенсируется уменьшением площади лобового сопротивления. Такой кузов создает наибольшее сопротивление воздуха, поскольку он имеет наиболее высокую величину KF (так называемый фактор сопротивления воздуха). Тем не менее, кузовы с открытыми колесами имеют широкое применение на дорожно-гоночных автомобилях, так как это обеспечивает хорошую маневренность автомобиля, позволяет увеличивать углы поворота передних колес и дает водителю хорошую обзорность.

При движении по трассе с крутыми поворотами для водителя важно следить за тем, как вписывается автомобиль в поворот по наружному открытому колесу.

На рис. 106 показан дорожно-гоночный автомобиль с открытыми колесами. Кузову автомобиля по возможности придана обтекаемая форма, однако колеса и выступающие части подвески остаются полностью открытыми.

Рис. 106. Дорожно-гоночный автомобиль с открытыми колесами