Конкурс: Резвее звука?
Громаднейшая скорость автомобили вырастает с увеличением мощности мотора. Но что будет с ней, в случае если мощность увеличивать нескончаемо? В этом сущность задачки.
Чтобы пара сократить вашу фантазию, приняли такие условия: машина вэдовая, с полной массой 1500 кг, площадью передней проекции 1,9 м2 и коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,3. Стремясь избежать ненадобных споров, договорились, что крепкость шин, коробки и т. д. для таких храбрых тестов достаточна.
Конечно, скептики гнули собственный: «Под капот легковушки тыща лошадок не влезет». Или: «Киньте, на таких скоростях не имеет значение какая машина рассыплется!» Стоило ли присылать такие ответы?! Слава всевышнему, скептиков выяснилось малость.
Да, таких массивных авто движков нет, но фантазия на что? Ракетчики уже с покон веков оперируют мощностями в миллионы кв, а в условии совсем не сообщено, что мотор от «Запорожца». Что все-таки ограничивает скорость?
Оказывается, практически все. К примеру, одной лишь прочности шин на разрыв не достаточно: произойди в их массивные резонансные колебания, приводящие к отскоку протектора от покрытия, – ехать станет невозможно. Фаворит конкурса припоминает и о втором: история рекордов скорости на суше часто пишется кровью!
Так, в случае если сумма поперечных аэродинамических сил (к примеру, от бокового ветра) действует впереди точки нейтральной поворачиваемости автомобиля, то его может скинуть с дороги и случайный порыв. Предложения читателей применять реактивную тягу от данной трудности не избавляют: контакт автомобили с дорогой, ее устойчивость, маневренность снабжают колеса, каковые катятся по своим законам.
Отыщем в памяти и об управлении. Допустим, коэффициент сцепления шин с покрытием равен 0,9 – как в ответе фаворита конкурса. Свидетельствует, боковое ускорение автомобили не должно превышать 0,9g = 8,83 м/с2, По другому кроме того на плавном, радиусом 1000 м, повороте уже при скорости 338 км/ч машину сорвет с автострады.
Чтобы избавиться от этого ограничения, кузов конструируют таким, чтобы аэродинамические силы прижимали машину к дороге, а на извиве автострады дорожное полотно наклоняют к центру поворота.
Большинство ответивших сообразили, что дело, как в большинстве случаев, в балансе тяговых сил и сил сопротивления. 1-ые ограничены весом автомобиля: в случае если колеса шлифуют дорогу кроме того на высшей передаче, сцепные характеристики шин падают, и грядущий разгон проблематичен. А 2-ые зависят от скорости автомобили, вторыми словами от мощности мотора.
Составить нехитрое уравнение может любой. Но виделись и чудаки, забывавшие о необходимости контакта шин с покрытием, – они вычисляли скорость, исходя лишь из аэродинамики! При таком подходе несложно разогнаться хоть до скорости звука, но, как обидно бы это не звучало, на бумаге.
Один энтузиаст «достиг» аж 608 м/с – и лишь тут сообразил, что «едет» не в том направлении.
Итак, у нас авто 4х4. В разработке тяговой силы участвует полный вес: F = m.g.?;, где m = 1500 кг, g = 9,81 м/с2, а ? – коэффициент сцепления шин с покрытием. Фаворит принял его равным 0,9, из этого F = 13 243 Н. За вычетом 1% на преодоление сопротивления шин остается 13 111 Н. Большей тяги, не завлекая прижимающую силу, не взять.
Вот это основной момент.
Тяговая сила обязана противостоять аэродинамическому сопротивлению Fw = 0,5.Cx.S.?.v2, где v – скорость в м/с; Cx = 0,3; S = 1,9 м2. Плотность воздуха ? примем равной 1,2 кг/м3, как у фаворита. Тогда тяга Fw = 13 111 Н разрешит достигнуть чуток больше 700 км/ч.
Но это лишь при условии отсутствия прижимающей или подъемной сил.
Мы высоко оценили инициативу Сергея Корженовского, пара расширившего задачку: «На практике автомобиля с нулевой подъемной силой не существует». Последняя рассчитывается с внедрением коэффициента подъемной силы Сz – по аналогии с Fw. Результат продемонстрирован на графике, выстроенном победителем: он исходил из того, что мощность мотора – около 10 000 л.с.
На вертикальной оси шкала скоростей, на горизонтальной – значения Сz: слева отрицательные (прижимающая сила), справа хорошие (подъемная сила). Верхняя кривая на графике показывает свойстве вэдового автомобиля, нижняя относится к машине с приводом на одну ось (нагрузка на нее – 60% полного веса авто).
Как видно из графика, данный привесок, вторыми словами прижимающая сила, вершит революцию в скоростных показателях автомобили. При Cy = – 0,175 и скорости 950 км/ч действует дополнительная прижимающая сила, равная примерно 13 900 Н – условно сцепной вес авто стал фактически вдвое больше и достигнул 28 615 Н. Выходит, возможно воплотить тяговую силу 25 753 Н при силе сопротивления воздуха около 23 816 Н.
Вот что свидетельствует верная аэродинамика: чем посильнее придавливает машину к дорожному полотну поток воздуха, тем огромные скорости ей дешёвы, тогда и лишь бы «силенок» хватило. Так, согласно расчетам фаворита, для заслуги 1000 км/ч отечественному авто потребуется мотор мощностью выше 10 000 л.с. Поршневой движок такой мощности раздавит машину своим весом.
Непопросту рекорды скорости устанавливали на реактивной тяге.
Ну а вдруг автомобиль приподнимает подъемная сила, максимально возможная скорость, конечно, понижается. Вэдовая машина всецело употребляет личный сцепной вес, а задне- или переднеприводная – лишь часть его. Из этого их более умеренные динамические характеристики.
В собственном письме фаворит выделил то, что должны осознавать все рекордсмены: в случае если по достижении определенной скорости машина, не хватает прижатая к покрытию, начнет его шлифовать, то это угрожает утратой курсовой стойкости. Аэродинамическое сопротивление начнет функционировать несимметрично и в итоге может перевернуть автомобиль, оторвать его от автострады. Трагедия неизбежна. Вот из-за чего так небезопасны пробы побить «наземный» рекорд скорости.
И не следует мыслить, что все отечественные рассуждения относятся к области незапятнанных фантазий. По ту сторону окон зима, гололедь. В то время, когда сцепление шин с поверхностью ничтожно, автомобиль устойчивость и перестает слушаться руля и при намного более умеренных скоростях!
Мы поздравляем Сергея Корженовского с победой в этом туре конкурса!
Случайные статьи:
Воронеж конкурс авто звука
Статьи по теме:
-
Конкурс: Против ветра Нет, мы совсем не хотели, чтобы кто-либо из читателей, способных хотя бы школьным аттестатом, попался на несложный крючок! Но некие…
-
Конкурс-2002 тур 5-ый МЫ И АВТОМОБИЛЬ /Женский КЛУБ РУБРИКУ ВЕДЕТ / ЛЕОНИД САПОЖНИКОВ Конкурс-2002 тур 5-ый Ответы на вопросы третьего тура: 1….
-
КОНКУРС-2002 Женского КЛУБА 1. Машина ринулась вниз, набирая скорость, как галлактическая ракета. Окаянная дорога была жутко узенькой… Я давила ногой…
