Спойлеры, антикрылья, дефлекторы

Можно ли Запорожец превратить в болид Формулы 1? Вряд ли. Его двигатель никогда не будет выдавать 800 л.с. и 18000 об/мин. Но вот внешне. Антикрылья, спойлеры, дефлекторы, различные накладки на разные места, и вот перед нами уже не «Запор», а Заубер. Одно но! Для того чтобы он ехал так же, как Формула, вся эта навеска должна быть не только красивой, но и, что более важно, аэродинамической.

До сих пор многие автовладельцы, ус танавливая на свои автомобили различные декоративные элементы, не думают о том, что любое такое внедрение может быть опасным и для автомобиля, и для водителя. К сожалению, статистика ДТП пока не выделяет отдельной строкой случаи аварий, произошедших по причине неправильных антикрыльев и других подобных изделий. Но, если спросить у любого автогонщика, он скажет, что все эти навороты должны быть как минимум безопасны, а лучше всего функциональны, т. е. нести на себе аэродинамическую функцию. Необходимо сразу отметить, что для человека, предпочитающего спокойный, размеренный стиль вождения, передвигающегося со скоростями в рамках ПДД, все эти элементы, в принципе, не нужны. Достаточно заложенных производителем аэродинамических характеристик. Но тем, кто трогается с 60 км/ч, а ездит, по обыкновению, далеко за сотню, такие детали крайне необходимы. Однако я полагаю, что всем водителям будет небезынтересно узнать, что это за штука и зачем она нужна. И так как мы люди серьезные, то и начнем с самого важного и ответственного элемента внешнего тюнинга – антикрыла. Сам этот элемент впервые появился в Америке на автомобиле Chevrolet Chaparral 2E 1966 г. Это было огромное антикрыло, опиравшееся на высокие стойки. Но еще в 1965 г. на модели Chaparral 2/2C задний спойлер очень напоминал антикрыло и даже имел специальное управление по изменению угла атаки. А некоторые прообразы этого аэродинамического элемента были опробованы еще до Второй мировой войны.

В принципе антикрыло можно смело назвать вариацией на тему уже давно применяемого заднего спойлера. Только в 1968 г. Ferrari впервые вывела на трассу Формулы 1 машину с таким полезным новшеством. Но, так как первые антикрылья могли по ходу гонки менять свое положение и угол атаки, а технологии были еще не столь совершенны, они быстро разбалтывались и часто ломались. Многочисленные аварии, связанные с ними, подвигли FIA к запрету подобных конструкций. Но в то же время стали появляться более надежные антикрылья, жестко закрепленные на раме или несущем кузове. Так со временем, пройдя определенную эволюцию, антикрылья и приняли известный всем нам вид. Если оценить все влияние на аэродинамику автомобиля со стороны различных элементов в 100%, то на долю антикрыла придется более 40%. Этот элемент должен в обязательном порядке продуваться в аэродинамической трубе. Но если посмотреть на то, чем сейчас завалены рынки, любому человеку, знающему, как и почему летает самолет, станет ясно, что подавляющее большинство всех антикрыльев на самом деле таковыми не являются. Существует ведь закон Бернулли, где прямо говорится, что при увеличении скорости воздуха его давление снижается, и наоборот. Именно поэтому крыло самолета выполнено таким образом, что площадь верхнего периметра крыла больше, чем нижнего, поэтому воздух вынужден огибать его сверху быстрее, чем снизу . Тем самым создается разница давлений (сверху крыла маленькое, а снизу большое), и это давление толкает крыло и самолет вверх. А что такое антикрыло? Это крыло с приставкой анти. То есть для того, чтобы получить правильную его конфигурацию, нужно взять крыло самолета и перевернуть его. Могут быть и иные вариации, но, зная это, можно ли поверить, что простая доска с закругленными краями сможет эффективно работать? А зачастую на рынках и в магазинах можно встретить чуть ли не трехэтажные антикрылья. В крайности вдаваться нельзя. Если антикрыло будет небольшое и находиться близко к кузову, оно будет либо вообще нефункциональным, либо в лучшем случае действовать как спойлер. Хороший пример ВАЗ-2110. Последнее время автомобиль продается с антикрылом на багажнике. Это именно тот случай, когда оно слишком маленькое. Правильно спроектированное антикрыло, для конкретного автомобиля, установленное в нужном месте, повернутое под верным углом, может не только увеличивать заднюю прижимную силу, но и перед подгружать. А что, если все это не соблюсти?

Вообще, идеальный баланс нагрузки по осям 50/50. Одним лишь антикрылом такую характеристику не получишь. Необходим передний бампер со спойлером. Этот элемент практически так же важен, как и антикрыло, – до 40% ответственности. Кроме того, что спереди находится много лишних, с точки зрения аэродинамики, деталей – балки, буксировочные крюки и т.п., и их надо закрывать, главная задача переднего спойлера – не давать уходить воздуху вниз, под днище автомобиля. В принципе, чем ниже и дальше вперед вытянуть нижнюю кромку переднего бампера, тем лучше для аэродинамики. Этот элемент вообще очень важен для снижения общего коэффициента сопротивления воздуха. Передний бампер и спойлер также желательно проверять в аэродинамической трубе. Почему так важно не допустить воздух под днище автомобиля? Когда воздушный поток попадает под днище, он, завихряясь, сталкивается о детали ходовой части, а после прохождения под автомобилем заполняет разреженное пространство позади него. Этот эффект очень ярко проявляется осенью, когда проезжающие автомобили поднимают опавшую листву. Скоростные автомобили с низким клиренсом могут таким образом «открывать» канализационные люки. Но такое поведение воздуха под днищем отнимает много энергии автомобиля и значительно повышает аэродинамическое сопротивление. Кроме того, накапливаясь под днищем, в моторном отсеке и колесных арках, воздух приобретает избыточное давление, что способствует уменьшению прижимной силы. Чем это грозит, объяснять нет необходимости.

Многие фирмы идут на различные ухищрения. Вплоть до установки под днищем специальных профилированных панелей. Но проще и дешевле все же установить правильный передний спойлер. Будучи установленным под передним бампером, он направляет поток воздуха наверх, в стороны, в вентиляционные отверстия радиатора и тормозных механизмов. И если добиться того, что под днищем будет создаваться разрежение, автомобиль начнет сам «прилипать» к дороге. Этот эффект еще называют ground-effect (эффект земли). Но данный эффект очень коварен. Если устойчивость автомобиля будет зависеть лишь от него, то при малейшем отрыве автомобиля от дороги мгновенно теряется управляемость. Правда это касается в основном скоростных, гоночных автомобилей. Еще одна задача переднего спойлера – увеличить прижимную силу на передней оси. Это особенно важно, этот факт оказывает непосредственное влияние на управляемость автомобиля на высоких скоростях, а значит, на безопасность. Очень часто юбка переднего бампера используется для установки противотуманных фонарей или более мощных, галогенных и иных, ламп. В принципе, они не оказывают сильного влияния на воздушное сопротивление, но желательно не устанавливать их близко к боковинам. Чем ближе к центру они будут находиться, тем лучше это будет для аэродинамики. Существует и задний спойлер. Эта деталь оказывает аналогичное воздействие на заднюю ось автомобиля, но устанавливается или на крышке багажника, или на задней кромке крыши. Для некоторых автомобилей правильно спроектированный задний спойлер может полностью заменить антикрыло. Кроме создания дополнительной прижимной силы, этот элемент используется для лучшей организации воздушного потока, срывающегося с крыши автомобиля. Иногда таким образом удается также добиться снижения загрязняемости заднего стекла, но обычно для этих целей используются различные дефлекторы, направляющие поток на необходимый участок кузова. Выше уже было сказано про колесные ниши. Так вот, сами ниши, арки их обрамляющие, колеса и диски вместе имеют важность в плане аэродинамики по нашей шкале до 20%. Здесь влияние оказывает все: от ширины колес до дизайна диска, от величины колесной ниши до размеров арок. Боковины автомобиля принимают на себя лишь около 10% ответственности. В принципе, их лучше вообще не трогать или постараться не вносить слишком больших изменений в общий контур боковин. Такие элементы обвески, как накладки на боковые стекла, ручки дверей и на сами двери, особого влияния на аэродинамическое сопротивление не оказывают, но зачастую и не оправдывают своего назначения.

Самый «безответственный» в плане влияния на аэродинамику элемент автомобиля это задний бампер. Здесь можно изгаляться как угодно. Единственное, чем он может повлиять, так это боковыми частями. Есть еще один интересный элемент – накладки на капот. Причем, если говорить о просто декоративных, то они скорее ухудшают сопротивление, чем наоборот. Я хочу упомянуть о функциональных накладках, когда капот режется. Если разработчик этого элемента знает, в каком участке капота создается зона пониженного давления, то тогда, прорезав отверстия в данном месте и установив специальную накладку, можно снизить на несколько процентов термонагруженность, увеличить интенсивность воздушного потока через радиатор, улучшить обдув двигателя и даже снизить подъемную силу. Но найти такое место можно только с помощью специальных исследований. Отдельно надо сказать о «мухобойках» и дефлекторах. О первых вообще говорить нечего. Своих функций они не выполняют, а капот могут испортить не только эстетически, но и реально. По утверждению многих специалистов, это абсолютно бестолковый элемент.

Более сложная картина с дефлекторами. В принципе, установив такую штуку за задней кромкой крыши и организовав обдув заднего стекла, можно снизить его загрязняемость. Но ценой тому будет значительное увеличение подъемной силы на задней оси. О внедорожных прибамбасах лучше скажут цифры (на примере автомобиля «Нива»). Люстра прожекторов на крыше – +1 л расхода топлива на 100 км, кенгурятники и задняя запаска – еще +1 л. Будет ли развиваться рынок аэродинамического навесного тюнинга? Несомненно. Появится множество экстремальных комплектов, ведь именно броской внешности зачастую ищут автовладельцы. Однако работа по функциональности элементов постепенно выйдет на первый план. В конце концов, не могут добросовестные фирмы торговать изделиями, которые не имеют полноценных потребительских качеств. Будут проводиться работы по улучшению качества и увеличению тиражности продукции. Фирмы наконец начнут осваивать новые технологии и материалы. Появятся изделия из карбона и углепластика. Изделия начнут усложняться. Отдельно хочется помечтать об эволюции антикрыла. Вероятно, этот элемент в будущем приобретет собственную систему управления (гидравлика или электромотор в сечении крыла), подключенную к бортовому компьютеру. Появится возможность регулировать угол атаки крыла в зависимости от скорости автомобиля, его маневров и погодных условий. А возможно, появится антикрыло, работающее не только против прямых воздушных потоков, но и против боковых ветров. Кто знает? Возможно, скоро тюнинг автомобилей и у нас перейдет грань навесного, и станет массовым явлением более глубокое проникновение в кузов автомобиля: меняться крылья и боковины, резаться капот и багажник, внедряться новая оптика и т. д. Главное – чтобы тюнинговые компании, производящие подобные комплекты и работы, понимали, что их главная задача – не продать товар любой ценой, а проявить заботу о клиенте и предложить ему именно то, что будет для него и полезно, и безопасно. Иначе еще долго у нас понятие «тюнинговый обвес» будет иметь совсем нелицеприятные ассоциации.