أسرار الديناميكا الهوائية: لماذا يعد Cx أمرًا بالغ الأهمية للسيارات الكهربائية

في العصر الحراري بالكامل، كان معامل السحب الديناميكي الهوائي عنصرًا مهمًا بالفعل، لكن المصنعين لم يتحدثوا بالضرورة عن ذلك. في وقتسيارة كهربائية، هذه البيانات موجودة اليوم في جميع الأوراق الفنية، حتى بالنسبة للنماذج "الأساسية"، في حين أن Cx، في العالم الحراري، غالبًا ما يرتبط بالأداء، وبالتالي، بالطابع الرياضي.

أما بالنسبة للسيارات الكهربائية فالأمر مختلف. في هذا السباق المستمر من أجل الاستقلالية، والذي ينبغي أن يهدأ مع تكثيف وموثوقية شبكة الشحن ونهاية هذا "الخوف من الانهيار"يعد معامل السحب الديناميكي الهوائي عنصرًا مهمًا لأنه غالبًا ما يُعتبر كذلكالعامل الثاني الأكثر أهمية لمجموعة السيارةبعد سعة البطارية (كيلوواط ساعة). ولكن ما هو بالضبط Cx؟

قبل أن تبدأ حتى،تلعب Cx دورًا على عدة جبهات وليس فقط على استهلاك (وبالتالي استقلالية) السيارة الكهربائيةأو النموذج الحراري لا، الديناميكا الهوائية للسيارة هي أيضًا متغير سيؤثر على السلوك أو حتى الراحة.

دراسة الديناميكا الهوائية

إن دراسة تدفق الهواء هي نفس دراسة الموائع، أي أنها نفس المعادلة الرياضية. دون الخوض في حسابات غير مفهومة لا يفهمها إلا بعض المهندسين،اعلم أن الهواء سائل مثل أي سائل آخر ويتصرف بنفس طريقة الماء. ولتوضيح الأمر بشكل تخطيطي قدر الإمكان، يبدو الأمر كما لو كنا نحن البشر نعيش في حوض أسماك ضخم حيث يتم استبدال الماء بالهواء.

لكن أليس الهواء ماء؟ في الواقع، وحتى لو كانت مقاومة الهواء أقل بحوالي 800 مرة من مقاومة الماء،ولا يزال من المهم بما فيه الكفاية أن يكون له تأثير حقيقي على الحركاتوخاصة عندما نتحدث عن السيارات.

وهذه عملية طبيعية تمامًا، وقد تم "تحويلها" إلى معادلة من أجل فهم أهميتها بشكل أفضل. السوائل هي جزء من مفهوم معامل السحب (وتسمى أيضًا Cx)، وهي كذلكمعامل يشير إلى مقاومة الشكل للرياح المعاكسة. يمكن فهم ذلك بسهولة أكبر بشكل عام عندما تشاهد مقطع فيديو عن عمل مهندسي الديناميكا الهوائية في نفق الرياح، حيث يتم تمثيل السوائل بهذه الخطوط البيضاء في الفيديو أدناه.

كما لاحظت، يتم قياس Cx بالأرقام.يقع بين 0.05، وهو الشكل الأكثر ديناميكية هوائية، و1.4. الشكل الأكثر ديناميكية هوائية هو قطرة الماء، وهذا هو الشكل الذي يرغب مصنعو السيارات في الاقتراب منه، مع دمج التصميم والعاطفة والسلامة والراحة والسلوك الديناميكي وما إلى ذلك في المعادلة. الشكل الأقل ديناميكية هوائية، منطقيًا، هو الشكل المسطح المواجه للريح، وهو "الكتلة الخرسانية" الشهيرة في مصطلحات السيارات.

لكن معامل السحب هو مفهوم أكثر تعقيدًا من ذلك، حيث لا يزال هناك أربعة أنواع مختلفة من السحب:

• سحب النموذج: إنه الهواء الذي يصطدم وجهاً لوجه بالشكل، وهو المفهوم "الأبسط" الذي يجب فهمه؛
• السحب السطحي: هذا هو احتكاك الهواء بجسم السيارة، والذي يسبب أيضًا شكلاً من أشكال المقاومة؛
• مسار الاضطراب: إن الدوامات التي تتشكل حول أشكال معينة هي التي تبطئ كل شيء أكثر قليلاً، ولهذا نرى في بعض السيارات زوائد هوائية صغيرة في أماكن محددة؛
• السحب الداخلي: هي المقاومة المرتبطة بالهواء الذي يدور في السيارة: الهواء المستعاد لتهوية مقصورة الركاب على سبيل المثال.

مع هذه العناصر الأربعة، لا شك أنك قد فهمت الآن سبب وجود فتحات صغيرة معينة في المفسد على سبيل المثال، أو في بعض السيارات الرياضية، وجود ملحقات هوائية على مستوى الدروع. ويذهب هذا في بعض الأحيان إلى أبعد من ذلك، لأنه إذا نظرت إلى مرآة الرؤية الخلفية، فإن التجعد الطفيف المحتمل في هيكل السيارة والذي يمتد لأكثر من سنتيمترين ليس بالأمر التافه وله بالتأكيد وظيفة ديناميكية هوائية.

في الآونة الأخيرة، قامت شركة فولكس فاجن بتفصيل كيفية عملهامعرف جديد.7يمكن أن يصل مداها إلى 700 كيلومتر،من خلال شرح العناصر الديناميكية الهوائية التي جعلت هذا الأداء الجيد ممكنًا.

لكن كن حذرًا، لأنه في عالم السيارات، لا يوجد شيء بسيط. هناك معادلة أخرى داخل المعادلة نفسها يجب حلها.السيارة ذات الديناميكية الهوائية المفرطة ليست ضمانًا للتميز أيضًا.بل على العكس تمامًا، وليس سائقو رياضة السيارات هم من يقولون العكس.

في الواقع، يشير انخفاض Cx إلى أن السيارة قد تتمتع بقوة سفلية هوائية متوسطة جدًا، وبعبارة أخرى، يمكن أن يؤدي ذلك إلى فقدان القوة الضاغطة عند السرعات العالية وبالتالي تقليل التحكم. حسنًا، بالنسبة للسيارات الرياضية، فقد وجدنا الحل منذ فترة طويلة، ولا سيما مع زعانف أكثر تفصيلاً قادرة على وضع "حمل" على الجزء الخلفي من أجل تثبيت السيارة على الأرض.

أما بالنسبة للسيارات الكهربائية، فهي تتمتع بديناميكيات هوائية محسنة قدر الإمكان، لمنع تقييد استقلاليتها بشكل كبير. لكن هذا لا يعني أنهم صابون على الطريق، وعلى أية حال بين وزنهم والأداء، فإن هذا النوع من المشاكل غير موجود. وحتى لو وجدت يوما ما، فسنرى ببساطة سيارات كهربائية ذات زوائد هوائية تشبه السيارات الرياضية الحرارية الحالية. خاصة وأن مركز ثقلها منخفض للغاية، وذلك بفضل بطارياتها المدمجة في قاعدتها.

ما هي الاختلافات بين Cx وSCx؟

إذا كنت معتادًا على قراءة أوراق البيانات الفنية للسيارة، فقد لاحظت بلا شك أن هناك عنصرين لقياس الديناميكيات الهوائية للسيارة: Cx وSCx.

ومن الواضح أن هذين العنصرين مرتبطان،إن SCx هو ببساطة معامل السحب مضروبًا في السطح الأمامي المعرض للهواء بالمتر². وهذا يجعل من الممكن مقارنة نموذجين على عكس Cx وحده.

بمعنى آخر، يشير Cx إلى شكل السيارة عند النظر إليها من الجانب. بينما يشير SCx إلى سطح السيارة بالكامل الذي سيكون على اتصال بالهواء.

في الواقع، نصل أحيانًا إلى سيارتين Cx متطابقتين لسيارتين ليس لهما نفس الشكل، خاصة بين سيارة الدفع الرباعي وسيارة السيدان. ولكن عندما يدخل الفرق في مساحة السطح إلى المعادلة، فإنه يغير الأمور بشكل كبير. وبالتالي، فإن سيارة الدفع الرباعي، التي تحتوي على نفس القرص المضغوط الموجود في سيارة سيدان، سيكون لها SCx أعلى بكثير بسبب شكل جسمها الذي سيكون له مقاومة هواء أكبر.

ومن يقول أن ارتفاع SCx يعني بالضرورة زيادة الاستهلاك، خاصة على السرعات العالية. لأنه عند السرعة المنخفضة (كما هو الحال في المدينة)، فإن الوزن هو الذي يؤثر بشكل أساسي على الاستهلاك.

ما هو تأثير الديناميكا الهوائية للسيارة؟

كما هو مذكور أعلاه، وهذا غالبًا ما يكون إساءة استخدام للغة التسويق من جانب الشركات المصنعة،لا يؤثر Cx فقط على استهلاك السيارات الكهربائية أو الحرارية. ومن المؤكد أن هذا عنصر مهم، لكنه ليس الشيء الرئيسي.

ستؤثر الديناميكيات الهوائية أيضًا على الأداء والتعامل بسرعات عالية. تعمل الإدارة المُحسّنة لتدفق الهواء على زيادة الراحة عن طريق تقليل ضوضاء الهواء قدر الإمكان مع تحسين عزل الصوت. في بعض السيارات، تساعد الزعانف القابلة للسحب في استهلاك الوقود، ولكنها تساعد أيضًا في تحسين تدفق الهواء من أجل تقليل الاضطراب قدر الإمكان الذي يعاقب Cx.

العودة إلى الاستهلاك، والجميع يفهم ذلك،وبالتالي فإن تقليل معدل اختراق الهواء يجعل من الممكن تقليل الطاقة المستهلكة. إذا بدت مقاومة الهواء، عند السرعة المنخفضة، أمرًا غير مؤكد، فإنها ستزداد عندما تزيد السرعة. من الآن فصاعدًا، ربما يتعين عليك إجراء الاتصال مع المفسدات القابلة للسحب الشهيرة في بعض السيارات والتي يتم تنشيطها تلقائيًا حسب السرعة.

كلما زادت سرعتك، زادت المقاومة، ولهذا السبب أيضًا توجد فوارق قوية بين بعض الطرازات الكهربائية فيما يتعلق باستهلاكها على الطريق السريع بسرعة 130 كم/ساعة. يمكن لنموذجين من السيارات الكهربائية الإعلان عن استقلالية مماثلةفي الدورة النظرية WLTP، لكن تتمتع باستقلالية مختلفة تمامًا على الطريق السريع، بسبب ديناميكياتها الهوائية. لقد رأينا بالفعل المشكلة علىالسيارات التي تغطي الرحلات الطويلة في أسرع وقت ممكن.

لا بد أنك قد فهمت، بالنسبة للسيارة الكهربائية، أن Cx الجيد يعني جزئيًا أن الاستقلالية غالبًا ما تكون مثيرة للاهتمام اعتمادًا على سعة البطارية والقطاع. فيما يلي ملخص سريع لأكثر السيارات الكهربائية ديناميكية هوائية. وكما ترون، فهذه سيارات باهظة الثمن بشكل خاص، مثل الأولى في التصنيف، "السيارة الشمسية" الشهيرةالسنة الضوئية 0.

ولكن هناك سيارات أفضل من السيارات الموجودة في الجدول أعلاه. أفضل ما في المجموعة هو Aptera، وهي سيارة مذهلة تعمل بالطاقة الشمسية على ثلاث عجلات متاحة للطلب. يمكن العثور على جميع المعلومات المتعلقة بهافي موضوعنا المخصص. فقط تذكرأنها تستفيد من سجل Cx يبلغ 0.13 فقط!

وفي الآونة الأخيرة، وبشكل أكثر توافقًا أيضًا، كان هناك النموذج الأولي لمرسيدس EQXX، والذي يهدف إلى تسليط الضوء على أهمية الديناميكيات الهوائية الجيدة لتحقيق الاستقلالية الجيدة. المهمة أنجزت منذ ذلك الحينقطع مفهوم مرسيدس EQXX مسافة 1,202 كيلومترًا عبر أوروبابين شتوتغارت وسيلفرستون، عبر نفق القناة. تحتوي السيارة على قرص مضغوط يبلغ 0.17 فقط.

تستهلك سيارة مرسيدس Vision EQXX، في المتوسط، 8.3 كيلووات في الساعة/100 كيلومتر لسيارة وزنها 1.7 طن. وهو رقم يمكن مقارنته بسيارة Lightyear 0 التي قطعت أكثر من 700 كيلومتر باستهلاك يبلغ حوالي 8.9 كيلووات/100 كيلومتر ومتوسط ​​سرعة 85 كيلومتر/ساعة بوزن 1.6 طن. بالطبع، حجم البطارية ليس هو نفسه (حوالي 100 كيلووات في الساعة للطراز الألماني، مقارنة بـ 60 كيلووات في الساعة للطراز Lightyear)، لكن الاستهلاك يظل مماثلاً.

ولهذا السبب على وجه الخصوص، ترغب شركة فورد الآن في تصميم سيارات ذات ديناميكيات هوائية فائقة الأداء،لتجنب حمل البطاريات الكبيرة، وبالتالي زيادة سعر بيع السيارة ووتأثيرها على الكوكب. نفس القصة على جانب تويوتا التيتعمل على تصميم سياراتها بالذكاء الاصطناعيلتحسين Cx الشهير.

انضم إلينا من الساعة 5 إلى 7 مساءً، كل خميس، لحضور العرضفتحمن إنتاجفراندرويدوآخروننوميراما! أخبار التكنولوجيا والمقابلات والنصائح والتحليلات ... نراكم مرة أخرىمباشر على تويتشأو في إعادة البثعلى يوتيوب!