Чего только не придумают разработчики для улучшения многих характеристик автомобиля. Не исключением являются и антикрылья, заслуга которых уже давно оценена по достоинству. В этой статье вы побольше узнаете об этой очень полезной детали автомобиля.
Что такое антикрыло?
Антикрыло - это специальная деталь, предназначенная для улучшения сцепления колес с дорожным покрытием, а также улучшения аэродинамических свойств. Впервые это устройство было применено во время автогонок на гоночном болиде известного спортсмена Джона Холла.
Многие люди ошибочно путают две очень похожих детали: спойлер и антикрыло. Однако спойлер имеет другие аэродинамические особенности и принимает форму кузова, плотно облегая его по краям. Кроме того, спойлер имеет плотное крепление, плавно перетекающее в кузов автомашины. Антикрыло же крепится на специальных кронштейнах и делается намного выше задней части кузова. Многие автомобили и вовсе имеют антикрыло, значительно возвышающееся над кузовом.
Многие водители самостоятельно устанавливают антикрыло на свой автомобиль, совершенно не понимая его назначения. Неправильно установленное антикрыло не только не улучшит прижимную силу, но может запросто создать дополнительные проблемы в аэродинамике. Слишком поднятая передняя часть автомобиля ухудшает разгон делая его менее динамичнее, соответственно увеличивается расход топлива, а устойчивость становится только хуже. Исходя из этого, важно, чтобы антикрыло было установлено в нужном месте и имело правильный угол поворота.
Чтобы правильно применять антикрыло, его необходимо комбинировать вместе с передним спойлером. Для этого изготавливается специальный бампер, который направляет воздушный поток поверх кузова, или в радиатор и тормозные механизмы. Основная его задача - не допускать подъема передней части автомобиля.
Преимущества и недостатки антикрыла
Помимо своей прямой обязанности, антикрыло выполняет и другую функцию - улучшает внешний облик автомобиля, делая его более спортивным. Такое сочетание быстро выделяет автомобиль на фоне других. Кроме того, антикрыло обеспечивает такое прижимание автомобиля, которое защищает его от встречного потока грузовиков. Многие заметили, что при встречном разъезде с большегрузными автомобилями, легковой автомобиль слегка отбрасывает в сторону. Из-за этого можно запросто потерять управление. Антикрыло очень быстро решает эту проблему, равномерно распределяя воздушный поток. Таким образом, антикрыло обеспечивает не только хорошую аэродинамику, но и повышает безопасность вождения автомобиля.
У любой системы есть и недостатки. Пожалуй, главным из них является то, что антикрыло имеет слишком большие габариты и подойдет только для спортивных автомобилей. Применяя его на простых седанах, можно запросто утяжелить багажник и тогда его открывание станет большой проблемой. Кроме того, большое антикрыло мешает ставить автомобиль в низкий гараж. Естественно, оно цепляется за крышу и срывается.
Это все, что необходимо знать об антикрыльях. Если вы решитесь установить эту деталь на собственный автомобиль, то лучше всего доверить эту работу специалистам в этой области. Самостоятельная установка антикрыла может только навредить.
Работает, как перевернутое крыло самолета. Тогда как именно работает крыло самолета? Ответ на этот вопрос заложен в основах аэродинамики и элементарной физики. Если опустить все нюансы и прочие сложности, то возникновение подъемной силы у самолета и прижимной силы у автомобиля – это не такой и сложный процесс. Данное явления основывается на разнице давления с разных сторон крыла(спойлера). У автомобильного спойлера зона низкого давление образовывается под ним(под спойлером), тем самым, прижимая его к земле. Вместе со спойлером прижимается и задняя часть кузова, обеспечивая лучшее сцепление задних колес с дорожным покрытием.
Спойлер - не одиночка
Но использования одного спойлера, без специальных обвесов, бессмысленно. А иногда, даже, и опасно. Чем больше скорость автомобиля, тем больше воздуха он рассекает. Это приводи к худшему сцеплению с дорогой, и если в такой момент сильнее прижать заднюю ось, то передняя утратит устойчивость, что может привести к ДТП. Поэтому, при установке спойлера на багажник автомобиля, нужно также позаботиться о аэродинамики автомобиля в передней части. Для этого существуют специальные обвесы и бампера. Она своей конструкцией уменьшают количество проходимого под машиной воздуха, что положительно сказывается на устойчивости автомобиля.Стоит помнить!
При установке подобных элементов кузова нужно помнить, что все они увеличивают сопротивление воздуха во время движения, что уменьшает максимальную скорость и увеличивает расход топлива. Особенно это критично при средних и больших скоростях.Именно поэтому наилучшими спойлерами считаются те, которые способны изменять высоту и угол наклона в зависимости от скорости движения автомобиля. Так на малых и средних скоростях, когда устойчивость автомобиля достаточно велика, спойлер можно поднять совсем немного, а угол его наклона будет минимален. На большой же скорости, наоборот – высота и угол наклона должны быть максимальны. Это прибавит устойчивости, но ухудшит аэродинамику. Но ради безопасности нужно чем-то жертвовать.
Боковые обвесы
Очень важную роль играют и боковые обвесы , ведь правильно сконструированные боковой обвес автомобиля, будет способствовать более быстрому прохождению воздуха под автомобилем. Это уменьшит подъемную силу воздушного потока и увеличивает сцепление с дорогой.При установки подобных элементов кузова нужно помнить о том, что любое вмешательство в конструкцию автомобиля влечет за собой последствия как положительные, так и отрицательные. И нужно правильно оценить ситуацию, что бы количество положительных аспектов превышало количество отрицательных. Безопасность жизни превыше всего, а автомобиль – это лишь железо, которое рано или поздно придется выбросить.
Далеко не каждый владелец автомобиля знает, чем отличаются спойлер и антикрыло, но только не тот, кто желает улучшить аэродинамические характеристики своего четырехколесного друга на высоких скоростях движения. Изначально эти элементы обвеса использовались исключительно на гоночных автомобилях в профессиональном спорте, где важность аэродинамики приравнивается к мощности двигателя. Сейчас же их устанавливают многие производители в серийном выпуске либо сами автовладельцы, совершенствуя маневренность своего железного коня. Прежде чем перейти непосредственно к тому, что же такое антикрыло и спойлер, как они действуют и классифицируются, обратимся немного к теории.
Аэродинамика автомобиля
Серийно выпускаемый авто способен развить скорость около 400 км/ч, а самолеты взлетают при 200 км/ч. Возникает вопрос: почему же машины не летают? Разобраться в этом поможет такой раздел механики, как аэродинамика. Помимо силы тяжести, трения, сцепления с дорожным полотном и сопротивления качению, движущийся автомобиль подвергается воздействию подъемной и прижимной сил воздуха, сопротивлению воздушного потока. Эти факторы влияют на маневренность, устойчивость авто и на расход топлива.
Поток воздуха обходит кузов в двух направлениях - под днищем и над крышей, а при ускорении сопротивление воздушного потока возрастает пропорционально скорости в квадрате.
Еще в конце XVIII века швейцарец Бернулли установил, что снизу поток плотнее, и поэтому автомобиль приподнимается. К тому же воздух, сталкиваясь с крышей или капотом, завихряется и образует небезопасное разряжение. Чем под более прямым углом расположены элементы кузова, например, ветровое стекло, тем выше значение подъемной силы. Эти моменты учитываются при разработке машин конструкторами. Автолюбители и сами могут повлиять на аэродинамику, придерживаясь следующих рекомендаций:
- держать закрытыми во время движения окна и люки;
- избавиться от ненужных декоративных элементов и накладок, а необходимые, например, антенну, приобрести обтекаемой формы;
- отполировать кузов;
- позаботиться о креплении выступающих деталей под днищем (тросов, шлангов и т.п.);
- установить обвесы, сокращающие зону разряжения и увеличивающие прижимную силу.
Для выполнения последней рекомендации лучше воспользоваться услугами мастерской автотюнинга или посоветоваться с опытным специалистом, поскольку неправильно установленный обвес (спойлер или антикрыло) не только не улучшит аэродинамические характеристики, но может привести к потере управления машиной.
Важно! Часто спойлер и антикрыло путают между собой или ошибочно принимают за один и тот же элемент. Антикрыло, благодаря своей форме, увеличивает прижимную силу, имеет две рабочие поверхности и крепится на специальных стойках. Спойлер воздействует на автомобиль в продольном направлении, повышая его устойчивость, и внешне выглядит как продолжение кузова, а не отдельный элемент.
Спойлер
Среди всевозможных обвесов, используемых производителями и автовладельцами, наибольшей популярностью пользуется спойлер - конструкция, преобразующая ламинарный воздушный поток в турбулентный. Деталь выполняет несколько основных функций:
- улучшает аэродинамические характеристики авто;
- украшает экстерьер машины, являясь элементом современного тюнинга,
- улучшает управляемость при движении на высоких скоростях;
- повышает устойчивость авто во время движения;
- минимизирует вероятность заносов;
- экономит топливо при движении на больших скоростях;
- снижает загрязняемость стекол.
Какими бывают спойлеры?
По месту крепления
Данные элементы обвеса классифицируют по различным признакам. Во-первых, они могут устанавливаться на разные элементы кузова. Спереди располагают под бампером. Они направляют поток воздуха вверх, создавая повышенное давление, а под днищем образуется разряжение. Возникает так называемый граунд-эффект, увеличивающий прижимную силу передней оси, поэтому такие конструкции целесообразно устанавливать на переднеприводных машинах. Иногда спойлеры изготавливают таким образом, чтобы направить воздушный поток на тормозные диски и радиатор. Автомобиль будто «засасывает» воздух в вентотверстия и прижимается к поверхности дороги.
Спойлер на заднем бампере бессмысленно использовать отдельно, но в совокупности с другими элементами обвеса он оказывает значительное влияние на аэродинамические характеристики автомобиля, увеличивая сопротивление подъемной силе. Элементы, устанавливаемые в зоне порогов, иначе их называют расширители порогов, увеличивают общее сопротивление потоку воздуха. Независимо от типа привода машины они улучшают процесс торможения.
На задней части крыши или на багажнике располагают задний спойлер. Он препятствует образованию завихрения воздушных потоков за машиной, тем самым снижая лобовое сопротивление. Дает нагрузку на заднюю ось автомобиля при высоких скоростях. Данный элемент целесообразно применять на грузовых автомобилях. В этом случае он оснащается рукояткой, позволяющей регулировать высоту соразмерно с высотой прицепа.
По способу крепления
Для эффективного крепления спойлеров на опорах чаще всего прибегают к помощи саморезов, реже - болтов. Бывают и так называемые липкие спойлеры. Они фиксируются с применением двустороннего скотча или стекольного клея.
По материалу изготовления
Среди большого разнообразия материалов, применяемых при производстве спойлеров, можно выделить следующие:
- первые изделия изготавливали из металла. Поперечный элемент, как правило, делали из алюминия, а стойки - из стали. Сейчас металлические спойлеры редко производят;
- конструкции из стеклопластика достаточно прочные и легко поддаются обработке. Материал представляет собой синтетические смолы, наполненные стекловолокном;
- ABS-пластик используют в серийном производстве спойлеров. Это недорогой и пластичный материал, однако, недолговечный из-за постоянно возрастающей хрупкости, обусловленной испарением фенолов в результате атмосферных воздействий;
- силиконовые конструкции обладают высокой пластичностью, прочностью и большим сроком службы. В последнее время их популярность возрастает;
- достоинствами углепластика являются прочность и легкость. Ввиду большой трудо- и энергоемкости, спойлеры из него самые дорогие.
Выбор и установка
При выборе спойлера необходимо учесть назначение всех его видов, свойства материала. Обвесы следует выбирать для конкретной модели автомобиля, маловероятно, что универсальный элемент оправдает ожидания автолюбителя. Немаловажным является тот факт, что аэродинамика автомобиля улучшается лишь при скорости, превышающей 90 км/ч. Поэтому стоит подумать, нужны ли они вообще.
Важно! Установку рекомендуется производить в автомастерской, только опытный мастер надежно закрепит изделие под определенным углом наклона к оси машины. В противном случае подъемная сила может уменьшиться, или произойти перегрузка одной из осей, что может привести к необратимым последствиям.
Антикрыло
Это элемент, способный создавать дополнительную прижимную силу, увеличивая трение, возникающее между ведущими колесами и дорожным полотном. Основные функции, которые выполняет элемент:
Для эффективного действия конструкции необходима определенная форма и размер антикрыла, правильное крепление, которое заключается в расположении детали под углом 10 - 15° к продольной оси машины. Угол наклона в зависимости от скорости автомобиля может меняться. Устройство в сечении должно иметь форму перевернутого крыла самолета. Размер антикрыла несколько больше, чем спойлера, и находится оно на большем расстоянии от кузова.
Среди достоинств этого обвесного элемента есть и недостаток: увеличение сопротивления воздушному потоку, которое приводит к падению скорости и увеличенному расходу топлива.
Во-первых, необходимо понимать разницу между спойлером и крылом. Спойлеры чаще всего располагаются ближе к кузову автомобиля и помогают тормозить поток воздуха. Крылья размещаются гораздо выше и посредством своей аэродинамики создают прижимную силу. Крылья напоминают самолетные, только перевернутые вверх ногами. Как же тогда работают крылья самолета?
Сейчас возьмем сложный вопрос и разъясним ответ на него доступным языком. Конечно же, необходимо учесть множество сложных параметров, но сейчас мы говорим об основных принципах конструкции крыла и спойлера и рассматриваем только то, какие преимущества они дают характеристикам автомобиля. Если объяснить в упрощенной форме, то быстро движущийся воздух создает силу, когда противоположная сторона объекта замедляет воздух.
Для проверки этой теории возьмите два листа бумаги и держите их кончиками пальцев таким образом, чтобы расстояние между ними было около 1 дюйма. Затем подуйте в этот промежуток, и вы увидите, что листы притягиваются друг к другу. И это не то, чего вы ожидали увидеть. Быстро движущийся воздух создает в промежутке между листами область низкого давления, из-за этого листы и притягиваются друг к другу.
Одно крыло или спойлер, установленные на задней части машины, не улучшат ее характеристик, хотя автомобиль определенно будет выглядеть круче. Чтобы создать подъемную или прижимную силу, нужно, чтобы воздух с одной стороны аэродинамической поверхности двигался быстрее, чем с другой, создавая силу, направленную в сторону более быстрого потока. Конечно, вы вряд ли захотите установить на свою машину крылья от самолета, поэтому для создания прижимной силы мы используем простой «двухэтажный» воздушный тормоз.
Значение угла атаки или отклонения оказывает влияние на величину получаемой прижимной силы. Чем больше угол, тем больше будет прижимная сила, но за это придется платить большим сопротивлением. В большинстве крыльев используются две расположенные под углом поверхности, создающие две ступени торможения, направляя воздух над крылом по более короткому пути.
Размышляя о принципе работы спойлеров и конструкции крыла, необходимо отметить, что воздух должен проходить больший путь вдоль одной стороны крыла. Для этого нужно либо увеличить площадь одной из сторон, либо размещать препятствие на другой стороне для торможения потока воздуха. Это приводит нас к необходимости учитывать геометрию всего корпуса автомобиля и то, какое влияние она оказывает на прижимную/подъемную силу.
Если вы посмотрите на типичную форму кузова автомобиля, то увидите, что воздух будет двигаться быстрее и пройдет большее расстояние вдоль верхней части автомобиля. И это приводит к появлению подъемной силы. Открытие люка на крыше на большой скорости может еще больше усугубить ситуацию. Поэтому стандартный автомобиль при движении с гоночными скоростями становится нестабильным и опасно быстро теряет сцепление с дорожным полотном и управляемость.
Вследствие эффекта Коанда после отклонения поток воздуха продолжит проходить вдоль отражающей поверхности до конца спойлера. Это можно сравнить с перемещением потока жидкости или газа вдоль поверхности, если поднести бок чашки под струю воды: обратите внимание, что произойдет с потоком после того, как он сорвется с кривого бока чашки. Сейчас мы уже начинаем понимать, что простая установка спойлера на багажник автомобиля не имеет никакого отношения к изменению аэродинамики.
Представьте себе, что автомобиль – это качели, при нажатии на заднюю часть которых передняя будет слегка подниматься. После установки спойлера на багажник на высоких скоростях передняя часть автомобиля будет становиться легче. Для переднеприводной машины это очень нежелательно, да и заднеприводным автомобилем все еще нужно управлять, поэтому ослабление сцепления с дорогой при подъеме передней части также нежелательно.
Для борьбы с подъемом передней части можно использовать передние делители, переднюю и заднюю юбки, которые создают прижимную силу и управляют потоком воздуха, проходящим под автомобилем. Когда вы начнете перенаправлять поток воздуха поверх автомобиля, вы получите эффект торможения, снижающий скорость и экономичность езды, так что есть очень тонкая грань между эффективной и неэффективной конструкцией спойлера и крыла.
Иногда на гонках «Формулы 1» и других автомобильных соревнованиях вы могли видеть зрелищные аварии, когда автомобиль поднимался в воздух на кочке, а спойлеры только помогали машине взлететь и разбиться. В некоторых машинах создается прижимная сила, превышающая их вес, что дает возможность двигаться вверх ногами по крыше туннеля (если не задумываться о том, как туда попасть).
Лучшие крылья – регулируемые, дающие водителю возможность корректировать их характеристики в зависимости от дорожных условий. Так, на медленной трассе с большим числом поворотов потребуется настройка, сильно отличающаяся от подходящей для быстрого трека с длинными прямыми. Также они устанавливаются высоко над багажником, чтобы задействовать воздух, обтекающий автомобиль сверху. Вертикальные предкрылки на спойлере увеличивают стабильность автомобиля на прямой, часто их можно увидеть на спойлерах для мотоциклов.
Боковые юбки и обшивки ускоряют поток воздуха, проходящий под машиной, и улучшают устойчивость на поворотах. Для лучшего эффекта рекомендуется не просто открыть каталог аксессуаров и заказать спойлер с красивыми наклейками. Вместо этого пойдите к спортивному механику и получите заднее крыло, подходящее для вашего автомобиля и ваших требований. Бесполезно устанавливать только один задний спойлер, так как это только усилит шум при движении. Нужны подходящие юбки и модернизация днища автомобиля с целью создания дополнительной прижимной силы.
Крылья начинают создавать заметную прижимную силу на скорости около 80 км в час, но до достижения 110 км в час они практически не улучшают управляемость автомобиля. Спойлеры могут снизить аэродинамическое сопротивление вашей машины, но не намного лучше, чем просто дизайнерские улучшения.
Подводя итоги, отметим, что спойлер предназначен для торможения потока воздуха. Автомобиль из-за своей аэродинамической формы (путь воздуха поверх машины гораздо длиннее, чем под ней, как и у крыла) создает подъемную силу в задней части кузова, а спойлер «тормозит» поток воздуха, уменьшая подъем. Спойлер не создает прижимной силы, он просто уменьшает подъем. Крыло же, установленное высоко и создающее прижимную силу, помогает улучшить сцеплеие с дорогой и управляемость автомобиля на больших скоростях.
К удивлению многих автолюбителей и почитателей тюнинга, антикрыло и спойлер – разные по своему назначению устройства. Проведем небольшой экскурс в мир аэродинамики автомобиля, чтобы понять роль спойлера и заднего антикрыла.
Из теории аэродинамики
Антикрыло, что явствует уже из названия, является противоположностью крыла. Главный принцип работы крыла – создание подъемной силы. Разница давлений между нижней и верхней плоскостью профилированного тела была описана Бернулли. Именно профилированная форма крыла, при которой верхняя плоскость имеет большую площадь, используется в авиации для создания подъемной силы. В случае с антикрылом имеет место тот же физический процесс, но только крыло перевернуто. Таким образом, плоскость, на которой устанавливается приспособление, получает дополнительную прижимную силу. В этом и заключается основное предназначение аниткрыльев.
Как работает антикрыло на автомобиле
Площадь нижней части антикрыла больше площади верхней плоскости, поэтому воздух над антикрылом проходит быстрее. В нижней части создается область низкого давления, а в верхней – зона высока давления. Увеличению эффекта способствует расположение эпод отрицательным углом атаки. Между нижней частью и плоскостью, на которой установлено антикрыло, должно быть расстояние для прохождения воздушных потоков. Именно таким образом установка заднего и переднего антикрыльев придает автомобилю дополнительное давление на площадь контакта колеса с дорогой. Иными словами, увеличивается прижимная сила.
Немного о спойлере
Но для чего тогда спойлер? Этот термин в автомобильный мир также попал из авиации. В крыле самолета используются специальные многофункциональные интерцепторы, именуемые спойлерами. Их главное предназначение – противодействие подъемной силе. Что касается автомобильного спойлера, то это устройство для перенаправления воздушных потоков с целью уменьшения аэродинамического сопротивления. Дополнительной, но не менее важной, функцией заднего спойлера является отвод грязевых потоков. Во время движения на большой скорости позади автомобиля образовывается турбулентность, что приводит к засасыванию грязевых потоков, проходящих под днищем. Поэтому в конструкцию заднего спойлера заложена функция уменьшения турбулентности.
В автоспорте, как ни странно, спойлеры применяются для создания разряжения за автомобилем. Завихрения создают зону низкого давления у заднего бампера, что способствует увеличению прижимного усилия. Увеличивается скорость прохождения воздушных потоков под днищем автомобиля. В таком случае спойлер помогает всему кузову автомобиля выступать в роли антикрыла (нужно вспомнить закон Бернулли).
Основные характеристики
Подводя небольшие итоги, можно провести общее сравнение. Антикрыло:
- создает прижимное усилие;
- повышает коэффициент лобового сопротивления.
На гражданские автомобили монтируются только спойлеры, так как использование антикрыла ведет к возрастанию расхода топлива и, как следствие, количеству вредных веществ от выхлопных газов. Именно поэтому конструкторские бюро работают над уменьшением значения Сх (коэффициент воздушного сопротивления).
Чудеса аэродинамики
Заядлые автолюбители могут вспомнить классический аэродинамический элемент, используемый Porsche. Так называемый ducktail (утиный хвост), который получают многие заднемоторные спорткары. Название заднего антикрыла ducktail получить не может, так как не имеет расстояния между кузовом и нижней кромкой аэродинамического элемента. Но и спойлером задумка Порше быть не может, так как располагается задолго до места срыва воздушных потоков. А этот аспект – один из главных, если мы говорим об определении заднего спойлера.
Благодаря большому углу атаки ducktail значительно увеличивает прижимающую силу задней оси. А ведь именно эту роль выполняет антикрыло. Также за аэродинамическим элементом создается разряжение, что заставляет воздушные потоки скользить по кормовой части автомобиля, попутно захватывая горячий воздух с моторного отсека. Таким образом, инженеры решили две немаловажные задачи.
Многие современные спортивные автомобили имеют управляемое антикрыло. Оно не только может изменять угол атаки, но и вовсе быть единым целым с кузовом до определенного момента. Антикрыло автоматически выезжает при достижении определенной скорости, изменяет угол наклона в зависимости от тормозного усилия и интенсивности маневрирования.
Аэродинамика передней части
Несмотря на то что при упоминании спойлера у большинства людей возникает представление заднего аэродинамического аксессуара, к разряду распределителей воздушных потоков может быть отнесена даже «губа» переднего бампера. Такой передний спойлер отводит часть воздуха около дорожного полотна, направляя его обиход кузова автомобиля. «Юбка» позволяет уменьшить завихрения, которые неминуемо возникают при огибании деталей подвески, трансмиссии, выхлопной системы. Конструкторы современных авто пытаются сделать днище обтекаемым, пряча элементы под аэродинамическими кожухами.
В автоспорте применяются не только классические «юбки», но и более развитые спойлеры переднего бампера. Так называемые сплитеры, предназначение которых – отсекать наплывающий воздушный поток, пропуская его через внутренние каналы воздуховодов. Забираемый воздух может быть использован для охлаждения двигателя, тормозов либо для диффузора в заднем бампере.
В гонках на время возросшее сопротивление набегающему воздуху компенсируется увеличением мощности. Главная цель – улучшить управляемость автомобиля, устойчивость и эффективность торможения.