Автомобиль и аэродинамика

Тому, кто не строил, вряд ли дано понять, что это за объект - полномасштабная аэродинамическая труба. Разумеется, можно назвать ее размеры. Максимальная длина - 67,5 метров. Максимальная ширина - 29 метров. Длина продольной оси воздушного канала - 150 метров. Но это почти ничего не объясняет. Доверимся нашему "гиду" - начальнику отдела аэроклиматических испытаний Александру Владимировичу Балыкину.

Экскурсия в недрах трубы
Если объяснять как по учебнику, то большая аэродинамическая труба - это уникальный измерительный инструмент, в котором исследуемый объект (нас, конечно, интересует автомобиль) продувается равномерным воздушным потоком заданной скорости. В большой вазовской трубе можно испытывать в натуральную величину легковые, спортивные автомобили, микроавтобусы с площадью поперечного сечения до 4 квадратных метров.
- Максимальная скорость воздушного потока здесь 60 метров в секунду, - рассказывает Балыкин во время экскурсии. - Автомобиль устанавливается на поворотном круге, а под кругом расположены аэродинамические весы, которые измеряют три силы и три момента, действующие на автомобиль.
Три оригинальных решения достигнуты в конструкции большой трубы - качественный воздушный поток, достоверное воспроизведение дорожных условий и удобство проведения эксперимента.
Есть еще один нюанс. Щелевые стены и потолок. При необходимости они могут демонтироваться. И тогда наша труба будет на три четверти открытой. Это позволит проводить одновременно и аэродинамические, и акустические испытания.
Сопло трубы (вернее, самая широкая ее часть) составляет в высоту около 3 метров, в ширину - 6,2 метра.
Ради точности измерений в трубе поддерживается постоянный температурный режим - плюс 20 градусов.
В новой трубе уже побывали на испытаниях наши новейшие модели. Спортивная "десятка", мини-вэн 2120, модель 1119, "Нива"-2123… Иностранные аналоги тоже были - "Опель-Астра" и "Фиат Браво".
- Назовите одну из лучших на данный момент в мире моделей по аэродинамике?
- Надо сразу оговориться, что мы будем рассматривать только автомобили нашего класса, - замечает Балыкин. - Из серийных автомобилей можно назвать "Фольксваген Пассат". По крайней мере, официально заявленный коэффициент этого автомобиля - 0, 29.
- Говорят, здесь можно испытывать не только автомобили, но и другие конструкции?
- Первой такой конструкцией, испытанной в трубе, стала наша ладья - эмблема, которая будет установлена на "высотке".
…Уже после того, как мы побывали в трубе, я немного изучила ее схему. Как выяснилось, это труба замкнутого (геттингентского) типа. Если идти по направлению потока воздуха в трубе, то обязательно наткнешься на главный вентилятор. Его не заметить сложно. Гигант! Но это несколько иная тема.

Вентилятор для гулливера
Масштабы этого вентилятора "для великанов" говорят сами за себя. Диаметр - 7, 4 метра. Высота лопастей - 1,5 метра. Мощность двигателя - 2600 кВт. Максимальное число оборотов - 300 в минуту.
- Вентилятор - интернациональный, - рассказывает Балыкин. - Двигатель и системы управления у него - шведские. Металлоконструкцию вентилятора делали финны на судостроительном заводе. А лопасти изготовила немецкая фирма "Гофман".
Здесь сработал основной мировой принцип интеграции: "Каждый делает то, что он умеет хорошо делать".
Если фирма "Гофман" считается в мире лучшей по производству лопастей для вентиляторов, то зачем искать другого производителя?
Всего в этом вентиляторе 11 лопастей. Они должны быть одинаковы по весу. Когда мы собрали вентилятор и установили лопасти, оказалось, что даже не пришлось проводить балансировку. Настолько точно исполнила заказ фирма "Гофман".
Вентилятор потребляет много энергии. В момент пуска эта величина возрастает до 4,5 тысяч кВт. Разумеется, его включают только в часы производственного затишья.

Модельная труба в подземелье

Чтобы найти эта "малютку", нам пришлось спуститься в подвал. Модельная аэродинамическая труба - уменьшенная (в четыре раза) копия большой трубы.
Здесь испытываются макеты (1:4 или 1:5) автомобилей и микроавтобусов. И даже макеты грузовых автомобилей и автобусов в масштабе 1:10.
Размеры малой трубы, разумеется, не гигантские. Максимальная длина - 16,9 метра, максимальная ширина - 7,25 метра. Длина продольной оси воздушного канала - 37,5 м.
Здесь так же, как и в большой трубе, идет измерение аэродинамических нагрузок, действующих на объект, при помощи аэродинамических весов. Специальными методами изме-ряются параметры воздушного потока на поверхности объекта и в потоке вокруг него. Идет визуализация процесса обтекания объекта поверхностными и объемными методами.
Результаты испытаний дают оценку аэродинамических сил и моментов, действующих на макет. Идет оптимизация базовых форм моделей автомобилей на ранней стадии проектирования.
- В модельной трубе сначала проверяются какие-то принципиальные, общие закономерности, а в большой - уже идет детальная проработка, - поясняет Александр Владимирович.
Мы понаблюдали, как "колдуют" модельщики над макетом.
- Насколько я знаю по собственному опыту, понадобится не менее 400-500 измерений со всевозможными изменениями, прежде чем можно будет что-то сказать об аэродинамике автомобиля, - заметил Балыкин.
Эта цифра поразила меня не меньше, чем масштабы большой трубы.
Если вдуматься, то аэродинамические испытания - вечный научный эксперимент с непредсказуемым результатом.

Диана Стуканова,
газета "Волжский автостроитель",
пресс-центр АО "АВТОВАЗ"
1998г.