Спойлер — это автомобильное аэродинамическое устройство, чья предполагаемая функция дизайна — «испортить» неблагоприятное движение воздуха по корпусу транспортного средства в движении, обычно проявляющееся в виде подъемной силы , турбулентности или сопротивления. Спойлеры на передней части транспортного средства часто называют воздушными заслонками .
Спойлеры часто устанавливаются на гоночные и высокопроизводительные спортивные автомобили , хотя они также стали обычным явлением на легковых автомобилях. Спойлеры добавляются к автомобилям в первую очередь для стиля и либо имеют мало аэродинамических преимуществ, либо ухудшают аэродинамику.
Термин «спойлер» часто ошибочно используется как синоним термина «крыло». Автомобильное крыло — это устройство, предназначенное для создания прижимной силы при прохождении воздуха вокруг него, а не просто для нарушения существующих схем воздушного потока. [1] [2] Вместо того чтобы уменьшать сопротивление, автомобильные крылья на самом деле увеличивают сопротивление.
Аэродинамика играет решающую роль в поведении автомобиля на более высоких скоростях. Автомобили должны быть устойчивыми и сбалансированными в первую очередь на более низких скоростях за счет механического сцепления с дорогой через шасси, подвески и шины. [3] Затем аэродинамические средства могут использоваться для обеспечения необходимых характеристик баланса и устойчивости на более высоких скоростях. [3] Спойлеры и крылья на автомобиле малоэффективны на низких скоростях, неправильная конструкция может привести к нежелательным реакциям и снижению устойчивости или эффективности автомобиля на высоких скоростях. [3]
Поскольку термин «спойлер» описывает применение, работа спойлера различается в зависимости от конкретного эффекта, который он пытается испортить. Стандартные функции спойлера включают в себя нарушение воздушного потока, проходящего над движущимся транспортным средством и вокруг него. Стандартный спойлер рассеивает воздух, увеличивая количество турбулентности, протекающей по форме, «портя» ламинарный поток и обеспечивая подушку для ламинарного пограничного слоя. [ необходима цитата ] Однако другие типы воздушного потока могут потребовать, чтобы спойлер работал по-другому и принимал совершенно другие физические характеристики.
В то время как масса движется с увеличивающейся скоростью, воздух окружающей среды влияет на ее движение. Спойлеры в гонках сочетаются с другими деталями на кузове или шасси гоночных автомобилей, чтобы изменить характеристики управляемости, на которые влияет воздух окружающей среды.
Зачастую эти устройства проектируются с учетом возможности их гибкой настройки в соответствии с требованиями гонок на определенной трассе или талантами конкретного гонщика, при этом общая цель заключается в достижении более быстрого времени.
Целью многих спойлеров, используемых в легковых автомобилях, является снижение сопротивления и повышение топливной экономичности . [4] Легковые автомобили могут быть оснащены передними и задними спойлерами. Передние спойлеры, находящиеся под бампером, в основном используются для уменьшения воздуха под автомобилем, чтобы уменьшить коэффициент сопротивления и подъемную силу.
Спортивные автомобили чаще всего можно увидеть с передними и задними спойлерами. Несмотря на то, что эти автомобили обычно имеют более жесткое шасси и более жесткую подвеску для обеспечения маневренности на высокой скорости, спойлер все равно может быть полезен. Это связано с тем, что многие автомобили имеют относительно крутой нисходящий угол, идущий от заднего края крыши вниз к багажнику или хвосту автомобиля, что может привести к разделению воздушного потока. Воздушный поток становится турбулентным, создавая зону низкого давления, увеличивая сопротивление и нестабильность (см. эффект Бернулли ). Добавление заднего спойлера можно рассматривать как способ заставить воздух «увидеть» более протяженный, более пологий наклон от крыши к спойлеру, что помогает задержать разделение потока, а более высокое давление перед спойлером может помочь уменьшить подъемную силу автомобиля, создавая прижимную силу [ необходима цитата ] . Это может уменьшить сопротивление в определенных случаях и в целом повысить устойчивость на высокой скорости из-за уменьшенного заднего подъема.
Из-за их ассоциации с гонками, спойлеры часто рассматриваются потребителями как «спортивные». В 1968 году Крейг Бридлав установил рекорд скорости в 161,7335 миль в час (260,28 км/ч) на соляных равнинах Бонневиля с подготовленным серийным 304 куб. дюймов (5,0 л) V8 AMC Javelin с уникальным спойлером Бридлава на крыше. [5] Позже стилисты AMC изготовили обтекаемый стекловолоконный аэродинамический профиль над задним стеклом, который стал заводской опцией на Javelin 1969 года. Тестирование журнала Car Life не показало никаких улучшений в снижении подъемной силы на скоростях ниже 115 миль в час (185 км/ч). [6] [7] Эта функция была заменена и омологирована в 1970 году AMC на установленный на крышке багажника увеличенный спойлер «утиный хвост», разработанный Марком Донохью и Роджером Пенске . [8] [9] [6] Эта проверенная в гонках функция стала стандартным оборудованием для всех моделей AMC Javelin AMX 1971–1974 годов . [10]
Однако «спойлеры, которые устанавливаются на более дорогих моделях, редко обеспечивают дополнительные аэродинамические преимущества». [11] Подавляющее большинство конструкций не выполняют никаких функций, за исключением заводских установок на гоночных и высококлассных спортивных автомобилях, в то время как некоторые производители заявляют, что их «спойлеры предназначены только для внешнего вида». [12] Более того, «необходимо также уделять внимание боковым сторонам автомобиля», чтобы добиться снижения сопротивления, например, с помощью методов уменьшения площади поперечного сечения в задней части автомобиля для уменьшения объема в следе, как в случае с конструкцией boat-tail, которая простирается назад до тонкой точки. [11]
.jpg/1280px-DTM_2013_Hockenheim_(10461171384).jpg)
Спойлеры обычно изготавливаются из легких полимерных материалов, в том числе:
Активный спойлер динамически подстраивается под работу автомобиля в зависимости от представленных условий, изменяя эффект, интенсивность или другие характеристики производительности. Чаще всего встречается на спортивных автомобилях и других легковых автомобилях, наиболее распространенной формой является задний спойлер, который убирается и частично или полностью скрывается в задней части автомобиля, а затем выдвигается вверх, когда автомобиль превышает определенную скорость, например, активный спойлер в Bugatti Veyron . Активные передние спойлеры также были реализованы на определенных моделях, в которых передний спойлер или воздухозаборник выдвигается дальше к дороге ниже, чтобы уменьшить сопротивление на высокой скорости. В большинстве случаев развертывание спойлера достигается с помощью электродвигателя, автоматически управляемого бортовым компьютером или другой электроникой, как правило, на основе скорости автомобиля, настроек водителя или других входных данных. Часто водитель может вручную развернуть спойлер, если захочет, но может не иметь возможности убрать спойлер выше определенной скорости, поскольку это может опасно ухудшить скоростные качества управления автомобилем.
Активные спойлеры могут предложить дополнительные преимущества по сравнению со стационарными спойлерами. С косметической точки зрения они могут обеспечить более чистый или менее загроможденный вид, когда автомобиль припаркован или движется на низкой скорости, когда его, скорее всего, будут наблюдать. Спойлер, который прячется, может быть привлекательным для дизайнеров автомобилей, которые стремятся улучшить аэродинамику на высоких скоростях (например, Porsche 911 или Audi TT ), не меняя радикально его внешний вид. Скрытие спойлера на низких скоростях также может улучшить аэродинамику. На низких скоростях фиксированный спойлер может увеличить сопротивление и мало что делает для улучшения управляемости автомобиля из-за слабого воздушного потока над ним. Выдвижной передний спойлер может уменьшить царапание автомобиля о бордюры или другие дорожные неровности, при этом все еще уменьшая сопротивление на высоких скоростях.
Приводные вентиляторы, такие как в Chaparral 2J , выполняют функцию спойлеров и увеличивают прижимную силу, а следовательно, тягу и управляемость транспортного средства (см. эффект земли ). Продолжаются исследования по использованию вентиляторов для изменения аэродинамики транспортных средств. [14]
.jpg/1280px-Scania_R580_V8_-_rear_(5816900888).jpg)
Тяжелые грузовики, такие как магистральные тягачи , также могут иметь спойлер на верхней и боковых частях кабины, чтобы уменьшить сопротивление воздуха, вызванное сопротивлением прицепа, который он буксирует, который может быть выше кабины и значительно ухудшать аэродинамику транспортного средства без использования этого спойлера. Прицепы, которые они тянут, также могут быть оснащены нижними боковыми спойлерами, которые наклонены наружу, чтобы отклонять проходящий воздух от колес задней оси.
Поезда могут использовать спойлеры для создания сопротивления (как воздушный тормоз). Прототип японского высокоскоростного поезда Fastech 360 разработан для достижения скорости 400 км/ч (250 миль/ч). Его нос специально разработан для нейтрализации эффекта ветра, связанного с прохождением через туннели, и он может развернуть «уши», которые замедляют поезд в случае чрезвычайной ситуации, увеличивая его сопротивление.
Некоторые современные гоночные автомобили используют пассивный ситуативный спойлер, называемый откидной крышкой . Кузов автомобиля предназначен для создания прижимной силы при движении вперед. Эти откидные крышки раскрываются, когда кузов автомобиля поворачивается для движения задним ходом, в состоянии, когда кузов вместо этого создает подъемную силу. Откидные крышки раскрываются, потому что они утоплены в карман на крыше. Низкое давление над этим карманом заставит откидные крышки раскрыться и противодействовать части подъемной силы, создаваемой автомобилем, делая его более устойчивым к выходу из контакта с землей. Эти устройства были введены в 1994 году в NASCAR после аварии Расти Уоллеса в Талладеге . [15]
Когда в августе 1974 года дебютировал Porsche 911 Turbo с большими, расширяющимися задними спойлерами, их сразу же окрестили китовыми хвостами. [16] [17] [18] Разработанные для уменьшения подъемной силы задней части и, таким образом, предотвращения избыточной поворачиваемости автомобиля на высоких скоростях, [19] резиновые края спойлеров «китовых хвостов» считались «дружественными для пешеходов». [20] Turbo с его китовым хвостом стал узнаваемым. [21] [22] С 1978 года задний спойлер был переработан и назван «чайным подносом» из-за его приподнятых боковин. [23] Китовые хвосты Porsche 911 использовались в сочетании со спойлером на подбородке, прикрепленным к передней панели, что, по некоторым данным, не улучшало аэродинамическую устойчивость. [24] Он менее эффективен в увеличении прижимной силы , чем более новые технологии, такие как аэродинамический профиль , [25] «заднее крыло, проходящее по основанию окна задней двери», [26] или «электронно-управляемое крыло, которое раскрывается на скорости около 50 миль в час (80 км/ч)» [27]
Китовый хвост появился вслед за «утиным хвостом» 1973 года или Bürzel на немецком языке (как часть E-программы ), меньшим и менее расклешенным задним спойлером, устанавливаемым на 911 Carrera RS (что означает Rennsport или гоночный спорт на немецком языке), опциональным за пределами Германии. [16] [18] Китовый хвост был первоначально разработан для гоночных автомобилей Porsche 930 и Porsche 935 в 1973 году и представлен для Turbo в 1974 году (как часть H-программы ); он также был опцией для нетурбированных Carrera с 1975 года. [28] [29] Оба типа спойлеров были разработаны, когда Эрнст Фурманн занимал пост технического директора Porsche AG . [30] В 1976 году также был представлен резиновый передний спойлер, чтобы компенсировать более эффективный спойлер. [17] К 1978 году Porsche представила другую конструкцию заднего спойлера, «teatray», более квадратный кожух, вмещающий интеркулер, который также был опцией для 911SC. [16] [31]
Спойлеры в виде китового хвоста на Porsche 911 стали модным трендом, [32] и этот термин стал использоваться для обозначения больших задних спойлеров на ряде автомобилей, включая Ford Sierra RS , [33] Chevrolet Camaro , [34] и Saab 900. [ 35] Спойлеры в виде китового хвоста также можно увидеть на задней части трехколесных велосипедов , [36] грузовиков, [37] лодок, [38] и других транспортных средств.
.jpg/1280px-Porsche_GT3_at_Europort_(9293407781).jpg)
