PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : اسپیلر چیست؟


Tondkar
02-08-2010, 12:43 AM
اسپویلر
قبل از اينكه به سراغ ايروديناميك در خوردوها بريم به طور خيلي كلي يه نگاهي به شرايط كاري يك بال هواپيما ميكنيم چون يه شباهت هايي البته از نوع معكوس با شيوه هاي به كار گرفته شده براي افزايش downforce توي خودروها داره.
شكل يك بال هواپيماها طوري هست كه هوايي كه از بالاي پروفيل اون جريان پيدا ميكنه سرعت بيشتري پيدا ميكنه و در نتيجه از فشارش كاسته ميشه از طرفي هوايي كه از زير پروفيلش حركت ميكنه سرعتش كمتر هست و فشارش بيشتر ميشه و نتيجه اينكه در اثر زيادتر بودن اين فشار پايين پروفيل بال نسبت به فشار هواي عبوري از بالاي پروفيل نيروي ليفت يا همون نيروي بالا برنده از طرف هوا به بال وارد ميشه و باعث بالا رفتن هواپيما ميشه
در اينجا نكته اي كه وجود داره اينه كه وقتي كه بسته هاي هواي در حال حركت بر روي بال و زير بال در قسمت انتهايي بال و كنارهاي اون به هم ميرسن باعث ايجاد يك سري جريان ها و بسته هاي هواي جريان مغشوش ميشن كه يه تاثير منفي در نيروي ليفت ميشه به عبارتي اين حالت باعث ميشه كه يه مقدار سرعت هواي عبوري از زير بالا افزايش پيدا كنه(و به عبارتي فشارش كاهش پيدا كنه) و سرعت هواي عبوري از بالاي بال كاهش پيدا كرده (و در نتيجه فشارش افزايش پيدا كنه) كه نتيجه اون كمي كاهش نيروي ليفت هست و به اصطلاح راندمان بال كاهش پيدا ميكنه البته تاثير اين حالت بر روي راندمان بال خيلي زياد نيست حال حالت جالبي كه اتفاق ميفته وقتي هست كه هواپيما فاصله اش از زمين تقريبا به اندازه ي طول بال هست در اين حالت به علت تاثير زمين بر روي جريان هواي زير بال و همون توده هاي مغشوش كه در بالا گفتم ناگهان نيروي ليفت شديدا زياد ميشه! كه بهش ground efect ميگن و خلبان هاي حرفه اي تمرينات زيادي رو براي اشنايي و چگونگي كنترل كردن همين ground efect پشت سر ميذارن چون دقيقا زماني كه هواپيما ميخواد فرود بياد وقتي به ارتفاع بحراني يعني تقريبا ارتفاعي به اندازه ي طول بال هواپيما ميرسه يدفعه نيروي ليفت شديدا زياد ميشه و اگه خلبان ندونه كه چه جور باهاش مقابله كنه هواپيما ارتفاعش يدفعه زياد ميشه و حتي ممكنه كه وارد حالت stall بشه و سقوط كنه!

خوب حالا ميريم سراغ بحث خودمون در مورد ماشين ها
بايد بگم كه downforce در حقيقت فشاري هست كه از طرف هوا به ماشين وارد ميشه و باعث چسبندگي خودرو به زمين ميشه و رابطه ي مستقيمي با هندلينگ خودرو داره به عبارتي هرقدر كه downforce بيشتر باشه ماشين ميتونه پيچها رو با سرعت بيشتري طي بكنه بدون اينكه چسبندگيش رو به مسير مسابقه يا جاده از دست بده.
دقيقا معكوس همون مكانيزمي كه براي ايجاد نيروي ليفت توي هواپيما ها بكار ميره توي ماشينها براي ايجاد نيروي رو به پايين به كار ميره كه بهش چسبندگي ايروديناميك يا همون
"aerodynamic grip" ميگن و البته يه چيز ديگه هم داريم و اون چسبندگي مكانيكي هست يا همون "mechanical grip" كه بستگي به توزيع وزن خودرو ، لاستيكها ، سيستم تعليق و ...داره.
توليد downforce بيشتر با استفاده از روش هاي معمول با افزايش نيروي مقاوم درگ همراه خواهد بود (البته روش هاي ابتكاري هم مثل چيزي كه توي مك لارن استفاده شده و مسعود هم بهشون اشاره كرد وجود داره كه هر دو بهبود پيدا كنن ) و براي همين هم معمولا توي مسابقات يك حالت بهينه انتخاب ميشه كه هم نيروي downforce به اندازه ي كافي زياد باشه تا ماشين ها بتونن با سرعت هاي زياد پيچ ها رو طي كنند و هم اينكه نيروي مقاوم درگ خيلي زياد نباشه البته تنظيمات ايروديناميكي ماشينها بسته به مسر مسابقه و پيست يعني طول مسرها ي صاف و شكل و نوع پيچها و مسافت اونها از مسابقه اي به مسابقه ي ديگه تغيير داده ميشه.
بعضي ماشينها به علت تنظيمات نامناسب و نااگاهانه داراي شرايط ايروديناميكي ناپايدار هستند و در نتيجه ي كوچكترين تغييري در ارتفاع يا زاويه ي حمله ي انها (كه مي تواند مثلا در اثر برخورد به يك ناهمواري در مسير ايجاد شود) كاملا downforce رو از دست ميدن و نيروي ليفت به اونها وارد ميشه كه عواقب وحشتناكي در پي داره!
دو تا از اجزاي اصلي كه در سرعت هاي مسابقه براي ماشين هاي مسابقات downforce لازم رو تامين ميكنند عبارت هستند از:

1:شكل بدنه
2:استفاده از airfoil ها


البته اكثر مسابقات فورمولا داراي ممنوعيت امكان تنظيم شرايط ايروديناميكي در حين مسابقه هستند و فقط در پيت استاپ امكان اين تغييرات وجود دارد.





شكل بدنه

همون طور كه در ماشين هاي فورمولا ميبينيد قسمت جلويي ماشين داراي يك حالت دايروي و مخروطي شكل است كه باعث ميشود با ارامي هوا را برش دهد و نيروي مقاوم هوا كاهش پيدا كند و بعد قسمت هاي اضافي كه بر روي بدنه وصل ميشوند باعث ميشوند يك جريان ارام از هوا به قسمت هاي كه قرار است توليد downforce كنند(يعني اسپويلرها ، بالها ، و تونل هاي هواي زير بدنه و ...) برسد.
قسمت زيري شبيه به يك بال برعكس است و باعث ميشود كه در زير ماشين يك قسمت كم فشار ايجاد شود و در نتيجه نيروي رو به پايين وارد به ماشين افزايش پيدا كند. كه به ان گاهي ground efect هم ميگويند كه در ادامه بيشتر در اين مورد توضيح خواهم داد.
البته در سالهاي مختلف قوانين مختلفي در مسابقات گذاشته شده كه حتي گاهي استفاده از انها را هم ممنوع اعلام كرده اند!


airfoils

دو عامل در مقدار downforce توليد شده توسط اسپويلرها و بالها تاثير دارد:

1:شكل انها يعني سطح مقطع ، نسبت منظر(نسبت عرض به ضخامت) و مقدار سطح انها

2:زاويه ي حمله ي انها

هر قدر كه مقدار سطح انها بيشتر باشد downforce بيشتر ميشود علاوه بر ان افزايش نسبت منظر و همين طور زاويه ي حمله هم باعث افزايش downforce و همين طور نيروي درگ ميشود.

بالهاي جلو

بالهاي جلو دو نقش مهم دارند اولي توليد downforce بر روي چرخهاي جلو و در نتيجه افزايش گريپ و چسبندگي انها هست و دومي بهينه كردن جريان هوا به قسمت هاي عقبي (معمولا مينيمم كردن اغتشاش جريان)
بسته به شرايط رانندگي و شرايط پيست در هر مسابقه بسته به اطلاعات جمع اوري شده تنظيمات انها عوض ميشود و گاها از نوع قابل تنظيم هستند و در طول مسابقه هم در پيت استاپ در انها امكان تنظيم وجود دارد.

بالهاي عقب

در مورد بالهاي عقب مقداري شرايط پيچيده تر است چون معمولا شرايط جريان هوا در عقب خودرو از بالهاي جلو ، چرخهاي جلو ، قسمتهاي كناري ، ايينه ها و كلاه راننده تاثير مي پذيرد و بنابراين بالهاي عقب از نظر ايروديناميكي كمتر تاثير گذار هستند از طرفي هم لازم است كه چيزي نزديك به دوبرابر downforce ايجاد شده بر روي چرخهاي جلو بر روي چرخهاي عقب ايجاد شود تا هندلينگ و پايداري خودرو حفظ شود بنابراين بالهاي عقب را معمولا با نسبت منظر بزرگتر ميسازند و معمولا در ساخت انها از چند قسمت استفاده ميشود كه به افزايش نيروي رو به پايين كمك ميكنند.



ground efect در ماشينها

در ماشينهاي مسابقه اي هدف طراح افزايش downforce يا همون نيروي رو به پايين هست تا امكان عبور از پيچها با سرعت هاي بالاتر مهيا بشه.
از سال 1970 بالها به عنوان چيزي دقيقا معكوس مكانيزم به كار رفته در بالهاي هواپيما براي افزايش نيروي رو به پايين در خودروها به كار گرفته شده اند البته بايد بگم كه يك كم فقط شباهت اسمي بين ground efect در ماشينها و اون چيزي كه در بالا در مورد هواپيماها گفتم وجود داره و اينا با هم يك كم فرق دارن. يه پارچه ي كرباسي رو اگه توي باد به مقدار كافي به زمين نزديك كنيد مشاهده ميكنيد كه ناگهان به طرف زمين كشيده ميشه و اين همون چيزي هست كه توي خودروها به عنوان ground efect براي افزايش نيروي رو به پايين استفاده ميشه
و اكثرا به وسيله ي ايجاد يك ناحيه ي كم فشار در زير خودرو downforce رو در خودروهاي مسابقات زياد ميكنند و اين كار هم به دو طريق صورت ميگيره:

1:استفاده از فن هايي كه هوا رو به بيرون هدايت ميكنند و در نتيجه فشار هوا در زير خودرو كاهش پيدا ميكنه.

2::طراحي زير خودرو به صورتي كه مقادير زياد هواي عبوري از زير خودرو مجبور بشن كه در يك مسير باريك با شتاب حركت كنند و در نتيجه طبق قانون برنولي فشار هواي زير خودرو كاهش پيدا ميكنه و نيروي رو به پايين زياد ميشه. البته استفاده از ground efect در سالهاي اخير در بسياري از مسابقات بخصوص فورمول 1 ممنوع شده!

jim hall اولين كسي بود كه دست به اقدامات اساسي در اين زمينه زد. در سال 1961 ماشين ايشون مجهز به سيستم قسمت زيري شكل دار بود كه در بالا در موردش توضيح دادم.
در سال 1966 از بال براي افزايش downforce استفاده كرد. در سال 1970 ماشين
chaparral 2j كه ساخته بود داراي دو فن بود كه از موتور دو زمانه نيرو مي گرفتند و در زير ماشين كاهش فشار ايجاد ميكردند و علاوه بر ان مجهز به ركاب هايي بود كه فقط يك گپ كوچيك بين ماشين و زمين باقي ميذاشتن و به اين طريق از افزايش فشار زير خودرو به وسيله هواي اتمسفر جلوگيري ميكرد البته اين ماشين با وجود پيش تاز بودن نتونست حتي يك قهرماني بدست بياره چون از مسابقه اخراج كردنش!

در سالهاي 1977 به بعد هم فورمول 1 جولانگاه مبتكران افزايش نيروي رو به پايين و بهره گيري از downforce بود.
در سال 1977 لوتوس خودروي lotus 78 رو به فورمول يك معرفي كرد كه داراي بالهاي مخصوص بود و علاوه بران قسمت زيري بدنه در حقيقت نوعي airfoil معكوس بود كه دقيقا برعكس بال هواپيما عمل ميكرد و داراي ركاب هاي جانبي قابل انعطاف بود كه تقريبا امكان نفوذ هواي اتمسفر رو به زير ماشين نميدادند اين ماشين در اين سال به 5 قهرماني رسيد و در سال بعد هم دو قهرماني كسب كرد و بعد lotus 79 متولد شد.


در سال 1978 هم پديده ي ديگري يعني brabham bt46b به فورمول 1 معرفي شد كه ساخته ي دست گوردون موري بود و نكته ابتكاري كه او به كار برده بود اين بود كه از فني بهره ميبرد كه حول يك محور طولي و افقي در انتهاي خودرو كار ميكرد و از گيربكس اصلي نيرويش را دريافت ميكرد و در زير خودرو فشار كم ايجاد ميكرد و با اين ادعا كه بيش از 50 درصد توان اين فن به منظور خنك كردن موتور مورد استفاده ميگيرد! از حذف شذن نجات پيدا كردند! و قهرمان گرند پريكس سوئد شدند و البته اين اولين و اخرين مسابقه اين خودرو بود چون با تغيير رئيس فورمول 1 اين ماشين از دور مسابقات خارج اعلام شد!


در سال هاي بعد تيم هاي مختلفي از لوتوس تقليد كردند و مكانيزم هاي مشابهي به كار گرفتند و در نتيجه با افزايش نيروي رو به پايين حاصل از ground efect سرعت هاي عبور از پيچها به طرز وحشتناكي زياد و زيادتر شدند و قابليت به اصطلاح cornering ماشينها هر روز بيشتر ميشد و در نتيجه سرعت هاي عبور از پيچ ها زيادتر و زيادتر ميشد و همين هم منجر به چند تصادف وحشتناك در سال 1982شد و در نتيجه در سال 1983 ممنوعيت استفاده از قسمت زيري غير مسطح در مسابقات برقرار شد.
در حقيقت راننده ها با اتكا و اطمينان از ground efect پيچ ها را با سرعت هاي خيلي بالا طي ميكردند حال اينكه در صورتي كه زيره ي خودرو به هر دليلي ناگهان به زمين برخورد ميكرد مقاومت فوق العاده اي در مقابل عبور هوا بوجود ميامد و ناگهان ground efect تقريبا صفر ميشد و نتيجه اينكه ديگه ماشين چسبندگي لازم رو نداشت و در حالي كه با سرعت زياد وارد پيچ شده بود منحرف ميشد و ...

بايد بگم كه همون طور كه گفته شد downforce تاثير خيلي زيادي بر روي قابليت cornering داره و از اين رو ميتونه يكي از موارد خيلي تاثير گذار بر روي هندلينگ باشه كه مسعود صادقي عزيز در چندين تاپيك عالي به موارد تاثير گذار بر روي mechanical grip اشاره كرده است كه در اينجا هم به ايروديناميك به عنوان عامل تاثير گذار بر روي aerodynamic grip اشاره شد.
بايد بگم كه همون طوري كه ميبينيد body tuning امروز در كشور ما در اكثر موارد فقط براي قشنگي ظاهري و ... انجام ميشه و در اكثر موارد هم به وحشتناك ترين و غير حرفه اي ترين شكل ممكن! در حالي كه همون طوري كه اشاره شد ميتونه تاثيرات وحشتناكي بر روي قابليت مانور و پايداري ماشين بذاره و بدبختانه امروز اكثر كيت هاي اسپرت بدنه هم كه در كشور توليد ميشه بدون اگاهي كامل از همه ي عوامل تاثير گذار ساخته ميشه حتي بدون ازمايش تونل باد يا حداقل مدلسازي كامپيوتري و بررسي شرايط ايروديناميكي حداقل در مدل كامپيوتري و نتيجه ي اون هم كه ديگه واضحه