آیرودینامیک خودرو چیست؟

تا حالا فکر کردید که چرا برخی خودروها سرعت بیشتری دارند و همزمان مصرف سوخت کمتری دارند و هنگام رانندگی در سرعت‌های بالا پایدارتر هستند؟ اینا همه به خاطر طراحی بدنه و شکل خودرو و بهینه‌سازی آیرودینامیک خودرو برای رانندگی ایمن‌تر و بهترند. اما آیرودینامیک خودرو چیست و چگونه بر عملکرد ماشین‌ها تأثیر می‌گذارد؟ در این مقاله به ساده‌ترین زبان ممکن، همه نکاتی که باید در مورد آیرودینامیک در خودرو بدانید را توضیح می‌دهیم. در حالی که خود علم آیرودینامیک به‌صورت کلی به تمام اجسام در حال حرکت در هوا مربوط می‌شود، آیرودینامیک خودرو شاخه‌ای تخصصی از این علم است که به طراحی بدنه، هدایت هوا، کاهش نیروی درگ و افزایش پایداری خودرو می‌پردازد. در صنعت خودروسازی، آیرودینامیک نه‌تنها بر عملکرد و راندمان خودرو تأثیر دارد، بلکه در مصرف سوخت، ایمنی و راحتی رانندگی نیز نقش مهمی ایفا می‌کند.

آیرودینامیک خودرو چیست؟

آیرودینامیک خودرو به نحوه حرکت هوا در اطراف و روی بدنه خودرو گفته می‌شود. وقتی یک خودرو در حال حرکت است، هوا در اطراف آن جریان پیدا می‌کند و بر سرعت، مصرف سوخت و پایداری آن تأثیر می‌گذارد. هر چه خودرو طراحی آیرودینامیک بهتری داشته باشد، هوا راحت‌تر از آن عبور می‌کند و اصطکاک کمتری ایجاد می‌شود. آیرودینامیک خودرو شاخه‌ای از آیرودینامیک است. هدف اصلی در طراحی خودروها، کاهش نیروی درگ برای بهبود مصرف سوخت و افزایش سرعت، افزایش نیروی داون‌فورس برای چسبندگی بیشتر به سطح جاده و بهبود خنک‌کنندگی موتور و ترمزها از طریق هدایت بهینه هوا است.

ضریب درگ خودرو چیست؟

ضریب درگ (Drag Coefficient) یا همان ضریب آیرودینامیک، مقدار مقاومتی است که هوا هنگام حرکت به خودرو وارد می‌کند. هر چه این ضریب کمتر باشد، خودرو آیرودینامیک‌تر است و راحت‌تر حرکت می‌کند. ضریب درگ خودروهای داخلی معمولاً بالاتر از خودروهای خارجی است، زیرا بسیاری از خودروهای ایرانی طراحی آیرودینامیکی بهینه‌ای ندارند.

چرا آیرودینامیک در خودرو اهمیت دارد

یک طراحی آیرودینامیکی خوب می‌تواند:

• مصرف سوخت را کاهش دهد: خودروهایی که ضریب درگ کمتری دارند، انرژی کمتری برای حرکت نیاز دارند.
• افزایش سرعت و عملکرد خودرو: هرچه مقاومت هوا کمتر باشد، خودرو راحت‌تر شتاب می‌گیرد.
• پایداری خودرو را در سرعت‌های بالا بهبود ببخشد: جریان هوای بهینه شده باعث کنترل بهتر خودرو می‌شود.

آیرودینامیک در خودرو چگونه کار می‌کند؟

وقتی خودرو در حال حرکت است، سه نیروی مهم درگیر هستند:

نیروی درگ یا ضریب درگ خودرو (Drag): نیروی درگ همان مقاومتی است که هوا هنگام حرکت، روی خودرو وارد می‌کند و باعث می‌شود ماشین برای حرکت به نیروی بیشتری نیاز داشته باشد. هرچه خودرو ضریب درگ کمتری داشته باشد، راحت‌تر حرکت می‌کند و مصرف سوخت آن کمتر می‌شود. خودروهای شاسی‌بلند و ماشین‌هایی با طراحی جعبه‌ای، ضریب درگ بالاتری دارند، در حالی که خودروهای اسپرت و برقی با طراحی آیرودینامیک‌تر، ضریب درگ پایین‌تری دارند.

نیروی لیفت (Lift): هنگامی که یک خودرو با سرعت بالا حرکت می‌کند، جریان هوا روی بدنه می‌تواند باعث کاهش فشار هوا در قسمت بالا و افزایش فشار در زیر خودرو شود. این موضوع باعث ایجاد نیرویی به نام لیفت (Lift) می‌شود که خودرو را از سطح زمین جدا می‌کند. به طور خلاصه یعنی نیرویی که باعث بلند شدن خودرو از سطح زمین می‌شود.

نیروی داون‌فورس (Downforce): برخلاف نیروی لیفت، داون‌فورس نیرویی است که خودرو را به سطح زمین می‌چسباند. هر چه داون‌فورس بیشتر باشد، چرخ‌های خودرو بهتر با زمین در تماس هستند و اصطکاک بیشتری ایجاد می‌کنند. خودروهای مسابقه‌ای فرمول ۱ و سوپراسپرت‌ها از طراحی خاصی استفاده می‌کنند که باعث افزایش داون‌فورس و کنترل بهتر در پیچ‌ها می‌شود. برخی خودروهای خیابانی نیز از اسپویلر عقب و طراحی‌های خاص زیر بدنه برای افزایش داون‌فورس استفاده می‌کنند.

طراحی آیرودینامیک خودرو

برای اینکه یک خودرو آیرودینامیک باشد، طراحی آن باید طوری باشد که:

1. ضریب درگ کاهش یابد (تا خودرو انرژی کمتری برای حرکت نیاز داشته باشد).
2. نیروی لیفت به حداقل برسد (تا خودرو در سرعت‌های بالا پایداری خود را حفظ کند).
3. نیروی داون‌فورس به اندازه کافی باشد (تا چرخ‌ها در تماس خوبی با جاده باشند).

برای همین در طراحی خودروهای آیرودینامیک، از تکنیک‌های مختلفی استفاده می‌شود:

1. شکل بدنه خودرو برای ضریب درگ کمتر: خودروهایی که بدنه‌ای با خطوط نرم و خمیده دارند، جریان هوا را بهتر هدایت می‌کنند و ضریب درگ پایین‌تری دارند.
2. ارتفاع خودرو برای نیروی لیفتکمتر و داون فورس بیشتر: خودروهایی که ارتفاع کمتری دارند، جریان هوای بهتری دارند و داون‌فورس بیشتری تولید می‌کنند.
3. استفاده از قطعات آیرودینامیکی در طراحی بدنه: اسپویلر، دیفیوزر، بال عقب و ورودی‌های هوا نقش مهمی در هدایت جریان هوا دارند.

خودروهایی که طراحی آیرودینامیک بهتری دارند، ضریب درگ پایین‌تری دارند و از داون‌فورس مناسب برای حفظ تعادل استفاده می‌کنند. با دانستن این مفاهیم، می‌توانید بفهمید که چرا برخی خودروها در سرعت‌های بالا پایدارتر هستند، چرا برخی ماشین‌ها مصرف سوخت بهتری دارند و چرا خودروهای مسابقه‌ای از طراحی‌های عجیب و غریب بهره می‌برند.

کدام خودروها آیرودینامیک بهتری دارند؟

بهترین خودروها از نظر آیرودینامیک، آن‌هایی هستند که بدنه‌ای صاف و کم‌ارتفاع دارند و هوا به راحتی از اطراف آن‌ها عبور می‌کند. برخی از آیرودینامیک‌ترین خودروهای جهان شامل:

• مرسدس بنز EQS (با ضریب درگ 0.20، یکی از بهترین‌ها در جهان)
• تسلا مدل S (با طراحی فوق‌العاده‌ای که مصرف انرژی را کاهش می‌دهد)
• بی‌ام‌و i8 (یک خودروی اسپرت با طراحی کاملاً بهینه)

ضریب آیرودینامیک خودروهای داخلی چگونه است؟

متأسفانه ضریب آیرودینامیک خودروهای داخلی نسبت به خودروهای خارجی بالاتر است، یعنی طراحی آن‌ها مقاومت بیشتری در برابر هوا ایجاد می‌کند. برخی از خودروهای داخلی و ضریب درگ آن‌ها:

پراید: ضریب درگ حدود 0.42 (بسیار ضعیف)

سمند: ضریب درگ حدود 0.36 (نسبتاً بالا)

زانتیا: ضریب درگ حدود 0.29 (نسبتاً مناسب)

پژو 206: ضریب درگ حدود 0.31 (بهتر از سایر خودروهای داخلی)

در حالی که آیرودینامیک‌ترین خودروهای جهان مانند مرسدس EQS ضریب درگ 0.20 دارند، خودروهای داخلی فاصله زیادی از این استاندارد دارند.

چگونه می‌توان آیرودینامیک خودرو را بهبود داد؟

اگر خودروی شما از نظر آیرودینامیک ضعف دارد، می‌توانید برخی تغییرات را اعمال کنید:

کاهش ارتفاع خودرو: ارتفاع کمتر باعث کاهش میزان هوای ورودی به زیر خودرو و کاهش درگ می‌شود.

نصب اسپویلر (Spoiler): اسپویلر باعث افزایش داون‌فورس و بهبود کنترل در سرعت‌های بالا می‌شود.

استفاده از چرخ‌های مناسب: چرخ‌های با طراحی صاف‌تر و استفاده از رینگ‌های سبک باعث بهبود جریان هوا می‌شود.

بستن پنجره‌ها در سرعت‌های بالا: این کار به کاهش تلاطم هوا و بهینه‌سازی مصرف سوخت کمک می‌کند.

آیا آیرودینامیک خودرو واقعاً مهم است؟

قطعاً بله! طراحی آیرودینامیک خودرو تأثیر مستقیمی بر مصرف سوخت، سرعت، پایداری و حتی ایمنی رانندگی دارد. خودروهایی با ضریب درگ پایین‌تر، راحت‌تر حرکت می‌کنند، سوخت کمتری مصرف می‌کنند و در جاده پایداری بیشتری دارند.

اگر به دنبال بهترین خودروهای آیرودینامیک هستید، باید به طراحی بدنه، ارتفاع خودرو و میزان مقاومت در برابر هوا توجه کنید. همچنین، اگر خودروی شما آیرودینامیک نیست، می‌توانید با تغییراتی مانند کاهش ارتفاع، استفاده از اسپویلر و بهبود جریان هوا، عملکرد آن را بهینه کنید. با توجه به اطلاعات بالا، شما می‌توانید تصمیم بگیرید که چه خودرویی برای شما مناسب‌تر است و چگونه می‌توانید آیرودینامیک خودروی خود را بهبود دهید.