Opory powietrza
Opory powietrza związane są z poruszaniem się pojazdu w środowisku gazowym (atmosferze) i wynikają z działania parcia powietrza na powierzchnię czołową, oporów tarcia powietrza o zewnętrzne ściany pojazdu oraz z oporów wewnętrznego przepływu powietrza przez chłodnicę i urządzenia wentylacyjne.
W najogólniejszy sposób opory powietrza można wyrazić wzorem
Fp = k-S-v2 (6.16)
Oznacza to, że siła oporów powietrza Fp jest proporcjonalna do pola powierzchni czołowej *) pojazdu 5" oraz kwadratu prędkości v. Natomiast k jest współczynnikiem proporcjonalności, przy czym
k = Cx^ (6.17)
gdzie:
Cx — bezwymiarowy współczynnik oporów powietrza, załeżny od kształtów nadwozia; P — gęstość powietrza.
Dla warunków przyjętych za normalne (ciśnienie atmosferyczne 1013,25 hPa = 760 mm Hg, temperatura + 15°C) gęstość powietrza P = 1,226 kg/m3.
Uwzględniając zależność 6.17 można silę oporów powietrza przedstawić następującym wzorem
*,[N] = Cx ^[^] ' S[m2] • = 0,613CX • S • »«[N]
(6.18)
Jak widać, opory powietrza działające na pojazd zależą od jego kształtów (Cx i S) oraz od warunków ruchu (v i p)
W tablicy 6.1 podano orientacyjne wartości współczynnika oporów powietrza Cx dla różnych rodzajów pojazdów.
Pola powierzchni czołowej samochodów wynoszą zwykle:
samochodów osobowych małych 1,3-f-1,8 m2
samochodów osobowych średnich i dużych 1,8-=-2,8 m2
samochodów ciężarowych 3,0 -f- 6,5 m2
autobusów i dużych furgonów 5,5 -i-7,5 m2
Iloczyn współczynnika oporów powietrza i pola powierzchni Cx • S, nazywany wskaźi' :an oporów powietrza, jest wielkością charakteryzującą dany pojazd.
Ponieważ we wzorze 6.18 prędkość samochodu występuje w kwadracie, wykres zależności siły oporów powietrza Fp od prędkości jazdy v jest parabolą drugiego stopnia (rys. 6.12). Siła oporów powietrza jest więc mała dla małych prędkości ruchu, natomiast przy większych prędkościach osiąga znaczne wartości i w istotny sposób wpływa na własności ruchowe pojazdu.
Czynnikiem wpływającym także na wartość siły oporów powietrza są warunki atmosferyczne. Zależność 6.18 wyprowadzono przy założeniu tzw. normalnych warunków atmosferycznych. Wraz ze zmianą temperatury oraz ciśnienia atmosferycznego zmienia się gęstość powietrza p. Przy dokładnych obliczeniach należy
więc korygować wyprowadzony wzór, uwzględniając odpowiadającą konkretnym warunkom atmosferycznym rzeczywistą gęstość powietrza.
Innym, nie uwzględnianym dotychczas czynnikiem, jest prędkość wiatru. We wzorze określającym siłę oporów powietrza jako prędkość v przyjęto prędkość samochodu względem drogi. W rzeczywistości o sile oporów powietrza decyduje prędkość samochodu względem otaczającego go powietrza. Dlatego prędkość wiatru należy dodawać do prędkości samochodu (jeżeli jedzie on pod wiatr) lub odejmować od niej (jeżeli jedzie z^wiatrem).