Въздушното съпротивление: защо скоростта променя разхода

Полезно е да знаеш

Движещият се автомобил взаимодейства с въздуха около него и трябва да преодолява аеродинамично съпротивление. То е една от силите, които влияят на необходимата енергия, но не е единствената. Има още съпротивление при търкаляне, промени във височината и разход за ускоряване. Затова по-нисък коефициент на въздушно съпротивление не е автоматично доказателство за по-нисък общ разход във всяка ситуация. Той описва определена част от физическата картина, която трябва да се разглежда с останалите условия. [1]

Общото уравнение за съпротивление съдържа плътността на въздуха, квадрата на скоростта спрямо него, избрана референтна площ и коефициента на съпротивление. NASA представя тази зависимост като D = Cd × ρ × V² × A / 2. При непроменени други величини удвояването на скоростта дава четирикратна сила на съпротивление. Това е следствие от математическия модел, а не обещание, че общият разход на всеки автомобил непременно ще нарасне точно четири пъти. [1]

Скоростта в този модел е спрямо въздуха. Движението на въздушната маса има значение, така че еднакво показание на скоростомера не гарантира напълно еднакви аеродинамични условия. Дори без да правим точни изчисления, това ни предпазва от прибързан извод след две различни пътувания. За смислено сравнение е нужно да се отчете средата. Еднократно наблюдение при различен вятър, товар или маршрут не изолира ефекта от формата на каросерията.

Коефициентът Cd също трябва да се чете внимателно. NASA пояснява, че той е свързан с избраната референтна площ. При еднакъв начин на определяне по-нисък Cd е полезна характеристика, но силата зависи и от площта A. Два автомобила с различни размери не могат да бъдат сравнени напълно само чрез коефициентите им. По-голямото тяло може да има добре организирано обтичане и все пак да среща значително съпротивление заради размера си. [2]

Практически пример е товарна кутия върху покрива. FuelEconomy.gov посочва, че допълнителният товар там може да увеличи аеродинамичното съпротивление и да понижи икономичността, особено при висока скорост. Тук има значение не само теглото, а и промяната във външната форма. Затова разходът с багажник не трябва да се приписва изцяло на килограмите багаж. Премахването на неизползвано външно оборудване е различна мярка от разтоварването на предмети, които остават вътре в каросерията. [3]

От тази физика следва по-добър начин за четене на автомобилни характеристики. Първо се уточнява какво измерва числото, после при какви условия е получено и накрая дали сравняваните автомобили са съпоставими. Аеродинамиката има отношение и към бензиновите, и към електрическите автомобили, защото въздухът действа върху движещото се тяло независимо от източника на енергия. За ежедневния водач най-полезният извод е да не отделя скоростта и външното оборудване от въпроса за разхода, когато сравнява резултати от различни пътувания.