Эту книгу вы можете скачать одним файлом.

Динамика рекордно-гоночных автомобилей

Требования в отношении динамических качеств рекордно-гоночных автомобилей будут различными в зависимости от класса автомобилей и вида рекордов, для установления которых они предназначены.

По динамическим качествам рекордно-гоночные автомобили разделяются на три группы:

  1. Автомобили класса «А» (свыше 8000 см³), предназначенные для установления абсолютного мирового рекорда скорости на коротких дистанциях со стартом с хода.
  2. Автомобили «средних» и «младших» классов, предназначенные для побития рекордов на короткие дистанции со стартом с хода и на средние дистанции со стартом с места.
  3. Автомобили всех классов, предназначенные для побития рекордов на короткую дистанцию 1 км со стартом с места.

Автомобили, строящиеся специально для установления абсолютного мирового рекорда скорости, по своей конструкции все больше и больше отклоняются от направления развития обычных автомобилей. Построенные за границей за последние 15—20 лет модели автомобилей, предназначенные для установления мирового абсолютного рекорда скорости, ничем не напоминают обычные автомобильные конструкции.

Для повышения мощности на этих автомобилях устанавливают авиационные двигатели с рабочим объемом по 25—30 л, иногда по два авиационных двигателя общей мощностью до 5000 л. с.

Основное внимание в таких автомобилях обращают на улучшение аэродинамической формы кузова, которому стараются придать вид тела, обладающего наилучшей обтекаемостью. Над поверхностью кузова лишь немного выступают обтекатели над колесами и колпак, закрывающий кабину водителя, расположенную в самой передней части автомобиля.

Вследствие большого веса таких автомобилей (3000—5000 кг) уменьшают потери на сопротивление качению применением шин с очень высоким внутренним давлением (7,5—8,5 кг/см²).

Ввиду специфической внешней формы, больших габаритов и высокой скорости автомобили, принимавшие участие в установлении последних мировых рекордов, получили название «болидов»*, что еще больше подчеркивает их отступление от обычных автомобильных конструкций.

Особенностью автомобилей «болидов» является то, что вследствие большого веса при высоких скоростях движения потери на сопротивление качению превышают у них потери на сопротивление воздуха.

Так, например, при весе в 3000 кг и хорошей обтекаемости автомобиля силы сопротивления качению и сопротивление воздуха выравниваются при величине скорости около 400 км/час; при величине скорости выше указанной сила сопротивления качению растет быстрее.

Для более полного использования сцепного веса применяют привод на передние и задние колеса от отдельных двигателей.

С точки зрения развития конструкции всех других скоростных автомобилей некоторый интерес представляет изучение возможности создания наиболее совершенного по форме кузова на примере автомобилей «болидов», а также опыт работы по созданию специальных шин, которые должны обладать особо высокой стойкостью.

Автомобили «болиды» могут принимать участие только в рекордных заездах на короткие дистанции со стартом с хода. Даже и на этой короткой дистанции износ шин настолько значителен, что для заезда в обратном направлении производится замена всех колес автомобиля.

Максимальная скорость, достигнутая в рекордных заездах на 1 км с хода, составляет в настоящее время около 640 км/час.

Динамические качества автомобилей «средних» и «младших» классов, предназначенных для установления рекордов на короткие и средние дистанции, должны удовлетворять условиям получения высокой максимальной скорости. Эти автомобили должны производить быстрый разгон, чтобы быстро набрать скорость после старта с места (для всех дистанций, начиная от 50 км).

Двигатели автомобилей этого типа, снабженные нагнетателями, обладают наиболее высокой литровой мощностью. Для самых коротких дистанций (таких, как 1 км с хода) они подвергаются дополнительной форсировке (например, путем увеличения давления наддува). В этом случае они работают на предельном режиме, который могут выдержать всего лишь в течение нескольких десятков секунд, необходимых для разгона и прохождения зачетной дистанции.

Основной способ улучшения динамических качеств заключается в выборе наиболее совершенной формы кузова в пределах, допускаемых габаритами автомобиля.

При постройке кузова рекордно-гоночного автомобиля проводят длительные экспериментальные исследования, изготавливая модели и производя их продувку в аэродинамической трубе.

В пределах максимальных скоростей 300—400 км/час, которых достигают рекордно-гоночные автомобили «средних» классов (при их сравнительно небольшом весе 1000—1100 кг), затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха всегда преобладают над затратами на сопротивление качению.

В табл. 3 приведены основные параметры рекордно-гоночных автомобилей различных классов. Некоторое улучшение обтекаемости автомобилей «младших» классов объясняется тем, что они имеют меньшие габариты двигателя, легко вписывающегося в кузов наиболее рациональной формы. При небольших размерах двигателя, располагаемого в задней части автомобиля, можно свободно обеспечить сужение задней колеи по сравнению с передней, что позволяет получить совершенную, с точки зрения обтекаемости, форму кузова.

Примерный график рабочего баланса рекордно-гоночного автомобиля типа Харьков Л-250

Рис. 127. Примерный график рабочего баланса рекордно-гоночного автомобиля типа «Харьков Л-250»

  Примерный график пути разгона рекордно-гоночного автомобиля класса до 250 см

Рис. 128. Примерный график пути разгона рекордно-гоночного автомобиля класса до 250 см³

На рис. 127 приведен график рабочего баланса рекордно-гоночного автомобиля класса до 250 см³. Небольшой вес и правильно подобранные передаточные числа в коробке передач обеспечивают возможность получения быстрого разгона для автомобилей этого типа.

На рис. 128 представлен график пути разгона этого автомобиля, а на рис. 129 — график времени разгона.

Примерный график времени разгона рекордно-гоночного автомобиля класса до 250 см

Рис. 129. Примерный график времени разгона рекордно-гоночного автомобиля класса до 250 см³

Максимальной скорости автомобиль достигает на участке пути длиной около 1400 м за период времени в 38 сек.

Динамические качества автомобилей различных классов характеризуются графиком рабочих балансов, представленным на рис. 130.

График рабочих балансов рекордно-гоночных автомобилей различных классов

Рис. 130. График рабочих балансов рекордно-гоночных автомобилей различных классов:
1 - кривая суммарных сопротивлений для автомобилей класса до 5000 см³, 2 - то же, для класса до 2000 см³, 3 - то же, для классов до 350 и 500 см³

Ввиду того, что основные параметры рекордно-гоночных автомобилей класса до 350 и 500 см³ часто бывают одинаковы, на этом графике дана общая кривая суммарных сопротивлений для автомобилей указанных двух классов.

Автомобили, предназначенные для установления рекордов на 1 км с места, должны обладать исключительно высокой приемистостью.

Как следует из приведенных выше графиков времени и пути разгона, гоночные автомобили не успевают достичь максимальной скорости на дистанции 1 км. Поэтому зачетную дистанцию автомобиль проходит со средней скоростью, значительно более низкой, чем максимальная. Дистанцию 1 км с места рекордно-гоночный автомобиль проходит, не успев завершить полного разгона.

Так как всю зачетную дистанцию автомобиль проходит в период разгона, основным видом затрат мощности будут затраты на преодоление инерции автомобиля.

Сила, противодействующая разгону автомобиля, в основном зависит от инерции поступательного движения и имеет следующее выражение:

Pj=m·j ,
где Р — сила инерции,
m — масса автомобиля,
j — ускорение автомобиля, м/сек².

Масса автомобиля т равна полному весу автомобиля G, деленному на ускорение силы тяжести g = 9,81 м/сек², т. е.

m = G/g.

Необходимо также учитывать при разгоне инерцию вращающихся масс (в основном маховика и колес), для чего вводится коэффициент влияния вращающихся масс δ. При этом выражение для сил инерции принимает следующий вид:

Pj = mj·δ.

Для серийных автомобилей коэффициент δ=1+0,06ik², а для гоночных автомобилей δ=1+0,04ik², где ik — передаточное число коробки передач.

Мощность, затрачиваемая на преодоление инерции автомобиля,

Nj=(Pj v)/75=(G·j·vδ)/(g·75·3,6)=(G·j·vδ)/2650, л.с.,

где v — скорость автомобиля, км/час, j — ускорение, м/сек², соответствующее данной скорости.

Как видно из этого выражения, затраты мощности на разгон будут непроизводительно расти с увеличением веса автомобиля.

Поэтому необходимо уменьшить вес автомобиля: все лишнее оборудование снимается с автомобиля, оставляется запас топлива, необходимый только для данного рекордного заезда (т. е. прохождения дистанции в ту и другую стороны).

Чем больше ускорение, получаемое автомобилем, тем быстрее происходит разгон. Величина ускорения зависит от величины тягового усилия, приложенного к ведущим колесам автомобиля; тяговое усилие за вычетом затрат на преодоление сопротивлений воздуха и качению расходуется на преодоление инерции автомобиля.

По мере перехода на повышенные передачи скорость автомобиля v растет, а величина среднего ускорения уменьшается.

В табл. 31 приведены величины средних ускорений на различных передачах некоторых рекордно-гоночных автомобилей, установивших рекорды скорости на 1 км со стартом с места в своих классах.

Таблица 31
Средние ускорения на различных передачах в коробке передач рекордно-гоночных автомобилей
Класс автомобиляСреднее ускорение автомобиля на передачах в коробке передач, м/сек²
IIIIIIIV
до 350 см³2,8—3,02,0—2,41,2—1,50,6—0,8
до 750 см³3,5—3,82,7—3,22,0—2,41,4—1,1
до 1100 см³4,2—4,53,5—3,82,6—2,91,7—2,0

Более высокие ускорения у автомобилей «старших» классов объясняются большей мощностью их двигателей, а следовательно, и большим тяговым усилием на ведущих колесах.

Пределом максимального тягового усилия на первой передаче служит нарушение сцепления колес с дорогой и появление буксования.

При движении автомобиля происходит перераспределение веса автомобиля на колеса передней и задней осей, в результате чего задние колеса имеют большую нагрузку. Коэффициент динамического перераспределения нагрузки для задних колес γ2 = 1,15. При этом сцепной вес можно брать несколько большим, увеличив на 15% нагрузку на задние колеса по сравнению с распределением веса в статическом состоянии.

Для использования максимального сцепного веса стремятся к наибольшей загрузке задней оси автомобиля, по возможности располагая возле нее топливный и масляный баки и т. п.

Сопротивление воздуха и сопротивление качению при установлении рекордов на 1 км с места имеют второстепенное значение. Для автомобилей «младших» классов силы, затрачиваемые на эти виды сопротивлений, при скорости, которой они достигают в конце мерного километра, составляют не более 15% в общем тяговом балансе автомобиля.

Ввиду этого на обтекаемость автомобилей этого типа не обращается большого внимания. В большинстве случаев рекорды на 1 км с места устанавливаются на автомобилях с наиболее легкими кузовами без обтекателей над колесами.


* Что означает астральное тело — метеорит.

← Предыдущая страницаоглавлениеСледующая страница →




Случайное фото:
Смотри также:
Гоночные машины
Средняя цена «Победы» сегодня
354 000 руб.
(количество предложений: 11)
gaz20.spb.ru — победитель конкурса «Золотой сайт»