تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات

أغسطس 11 ,2017

ربما دفعتك روح المرح ذات مرة أثناء الإنطلاق بالسيارة على إحدى الطرق السريعة في الأجواء الحارة بأن تخرج يدك من نافذة السيارة وتدع الهواء يتدفق عليها لكي تنعش جسدك بنسيم بارد لتخفيف حرارة الجو، وبالرغم من أن الهواء الذى يمر سلس حول اليد ويعطيك شعور ممتع فى البداية، لكنه مع الوقت ستشعر بالإرهاق نتيجة مقاومته بسبب دفعه اليد إلى الخلف، خصوصا إذا كنت منطلق بالسيارة على سرعة عالية، واليوم سنتحدث عن تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات في هذا المقال.

ما حدث بالموقف السابق ناتج عن الرغبة الدائمة من قوى الطبيعة فى سيطرتها على كل ما يجرى على الأرض، فإن الهواء الذى تعرفه نسيم بارد ببعض الأوقات، يتحول فى أوقات أخرى إلى حاجز قوي  تدفعه الطبيعة لمواجهة كل من يتحداها ويسعى للمزيد من السرعة سواء على الأرض أو فى الجو.

في حال رغبتك في شراء سيارة بالتقسيط

الأيروديناميكية

إنها فرع هندسى متخصص في دراسة حركة الهواء وتأثيرها على الأجسام، عندما تنطلق سيارة مسرعة على أحد الطرق، فإن جسد السيارة يقاوم الهواء الذى لا يسير عادة بنفس اتجاهها ولا بنفس سرعتها، فهى مقاومة ذات خواص متعددة، لأن كل عامل من عوامل المقاومة الذي يمنع السيارات من الإنطلاق بحرية يحتاج للمزيد من القوة إلى مقاومته، حيث أن تلك القوة تتطلب محركات أقوى وكذلك المزيد من استهلاك الوقود، لقد قرر صناع السيارات أن يعتمدوا على بعض الحيل بهدف تقليل مقاومة الهواء إلى السيارات لتخفيض معدلات استهلاك الوقود والوصول إلى سرعات أعلى.

الجميع يعرف فائدة انسيابية الهواء إلى السيارة، فإن الإنسيابية احد الأساسيات في عالم صناعة السيارات، حيث أنها تؤثر على تماسك السيارة وثباتها على الطريق، كما تؤثر على سرعة السيارة القصوى، وعلى تسارع السيارة، وعلى عمر الكفرات، حيث أن الكفر سيتحمل عبئ مقاومة الهواء، كما أنها تؤثر على معدل استهلاك الوقود بشكل كبير جدا، ومن الجدير بالذكر أن وحدة قياس الانسيابية هي Coefficient of Drag  واختصارها  CD.

من الغريب جدا، ان تغيير بسيط في انسابية السيارة ينتج عنه فرق كبير جدا في اداء وقوة السيارة، خصوصا مع السرعات العالية، ومن الغريب ايضا، ان انسابية الهواء لا تزيد بانتظام مع تزايد السرعة، مثلا السيارة تسير على سرعة 160 كم \ الساعة، تقاوم الهواء 4 اضعاف السيارة التي تسير على سرعة 100 كم \ الساعة، وبالتالي فإن الوصول للسرعات العاليه هي مسألة انسيابية اكثر من كونها قوة المحرك.

وهناك مثال غريب ينطبق على إحدى طرازات شركة فيراري وهي السيارة فيراري تستروزا 512tr، فإذا اردنا زيادة سرعة السيارة من سرعة 290 إلى 320 كم \ الساعة، هناك طريقتين إما زيادة قوة محرك السيارة من 390 حصان إلى 535 حصان أي تزويد قوة المحرك بحوالي 145حصان، أو يمكن تغيير الإنسيابية من 0,36 CD إلى 0,29 CD وبالتالي نحصل على نفس الفرق، بإمكانك عزيزي تخيل اهمية انسيابية السيارة لمنحها المزيد من القوة.

يمكنك تحميل تطبيق سيارة مجانا عن طريق آيفون أو آندرويد

طريقة تعامل السيارة مع الهواء

بالبداية عند دخول مبادئ التصميم الديناميكية والإنسيابية إلى عالم السيارات، فإنها كانت تهدف إلى إيجاد تصميم بإمكانه اختراق الهواء بشكل سلس لمنح السيارة سرعة أكبر، فإنه فى هذا الوقت كان عالم السيارات ككل مجرد محاولة هندسية تهدف إلى الإستمتاع بالسرعة العالية، ولكن مع تطور صناعة السيارات تطور مفهوم مقاومة الهواء حيث فتح آفاق جديدة إلى مصممي السيارات تتيح إليهم تقليل تأثير الهواء على السيارات، بجانب الإستفادة من الهواء وقوته بشكل يخدم متطلباتهم من حيث الإقتصاد فى استخدام القوة والوقود من خلال الانسيابية، أو زيادة ثبات السيارة وتحسين الأداء بشكل عام عبر إعادة استخدام الهواء.

ومن الجدير بالذكر أن الهواء يخضع إلى قوانين الفيزياء التى تنص على أنه تزداد مقاومة الهواء إلى الأجسام المنطلقة كلما زادت سرعتها، وبالتالي التغلب عليه يتمثل في تفادي الصدام معه، ونتيجة إلى تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات فقد عملت الشركات المصنعة للسيارات على إدخال الخطوط الناعمة الدائرية على تصميمات السيارات، كما قام مصنعين السيارات بتغطية كامل جسد السيارة والعمل على تقليل الفجوات به بقدر الإمكان بحيث يجد الهواء طريق حول جسد السيارة بسلاسة بدون أي عوائق.

لقد استخدم مصممين السيارات معامل مقاومة الهواء drag coefficient وهو ناتج معادلة تشمل عدة عوامل تخرج إليك برقم يوضح مدى فعالية تصميم السيارة فى اختراق الهواء وذلك ليصبح هناك قياس يعبر عن مدى نجاح تصاميم فى التحايل على الهواء، كما أن بعض شركات السيارات تتباهى بأن تصميم سياراتها حقق أرقام مثل 0,26 Cd أو أكثر، وذلك يعتبر تصميم ناجح من حيث الإنسيابية.

للتعرف على معاملات مقاومة الهواء إلى بعض السيارات الشهيرة بشكل سريع، يجب معرفة أن سيارات الدفع الرباعى الكبيرة غالبا تحقق معامل مقاومة حوالي 0,30  Cd، كما أن سيارات السيدان والكوبيه تحقق معاملات مقاومة حوالي 0,20  Cd.

طريقة اختبار أيروديناميكية السيارات

بالبداية قبل وصول تصماميم السيارات إلى خطوط الإنتاج، فإنها تمر بعدة مراحل تطويرية بداية من إسكتشات التصاميم الأولية التى يتم تعديلها بحيث تصبح أكثر قابلية إلى الإنتاج، بعد ذلك تتحول التصاميم إلى نماذج واقعية بحجم أصغر من حجم السيارة الأصلى لكي يتم اختبارها داخل أنفاق الهواء، وهذه الأنفاق هى أنفاق اختبارات مغلقة تحتوى على مروحة ضخمة تتصل مع محرك توربينى لكي يديرها على سرعة كبيرة بحيث تولد تيار هواء سريع داخل نفق الإختبار الذى يوضع نموذج الاختبار بداخله لكي يتعرف المصممين على نتائج تعامل تصميم السيارة مع الهواء المار من حوله على مختلف السرعات مختلفة، حيث يتم التعرف على تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات في هذا النفق قبل أن يدخل تصميم السيارة إلى خطوط الإنتاج.

وعن طريق هذه الاختبارات والتى يمثلها خطوط من الدخان تمر حول السيارة لتوضيح مسار الهواء حول هيكل السيارة ومدى سلاسة المسارات، ومن خلال العديد من المستشعرات والحسابات الهندسية يتم التعديل في تصميم السيارة بهدف الوصول إلى أفضل تصميم، وفي هذه المرحلة يركز المصممين على تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات للخروج بأفضل تصميم ممكن.

سيارات مستعملة للبيع

تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات

لقد أدت مفاهيم الأيروديناميكية التى دخلت إلى عالم السيارات إلى تغيير أوجه التصميم بالكامل، فإن مقدمة السيارة لم تصبح قائمة كما كان بالسابق، لكنها أصبحت انسيابية متدرجة تبدأ بإختراق الهواء عادة بالصادم البارز قليلا ويتدرج التصميم إلى أعلى كاشفا عن المزيد من الخطوط البارزة والتى لا تخلو من الدائرية بحيث تسمح إلى الهواء المرور بشكل سلس.

كما أصبحت المساحات الزجاجية الأمامية أكثر ميل للخلف وأكثر دائرية من السابق، كما انخفضت خطوط السقف لتقليل من مقطع المقاومة للسيارة، كما أصبحت السيارات اقرب فى ارتفاعها إلى الأرض من السابق، وهذه العوامل تحسن من انسيابية السيارات والقدرة على اختراق الهواء بشكل فعال‘ بالنهاية فإن تأثير الأيروديناميكية على تصاميم السيارات تلعب دور كبير في منح السيارة المزيد من التسارع أو رفع القوة الحصانية إلى محرك السيارة.

ننصحك بتصفح المزيد عن مختلف أنواع السيارت في السعودية بأسعار منافسة وممتازة في موقع سيارة ولا تتردد فهو حراج السيارات تم تطويره ليخدمك

أضف تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *