معامل سحب السيارة

معامل السحب هو مقياس شائع في تصميم السيارات فيما يتعلق بالديناميكا الهوائية . السحب هو قوة تعمل بالتوازي مع تدفق الهواء وفي نفس اتجاهه. يقيس معامل السحب للسيارة الطريقة التي تمر بها السيارة عبر الهواء المحيط. عندما تقوم شركات السيارات بتصميم مركبة جديدة، فإنها تأخذ في الاعتبار معامل سحب السيارة بالإضافة إلى خصائص الأداء الأخرى. يزداد السحب الديناميكي الهوائي مع مربع السرعة؛ لذلك يصبح مهمًا للغاية عند السرعات العالية. يؤدي تقليل معامل السحب في السيارة إلى تحسين أداء السيارة فيما يتعلق بالسرعة وكفاءة الوقود . ^[1] هناك العديد من الطرق المختلفة لتقليل سحب السيارة. الطريقة الشائعة لقياس سحب السيارة هي من خلال منطقة السحب.

أدى تقليل السحب في المركبات على الطرق إلى زيادة السرعة القصوى للمركبة وكفاءة استهلاك الوقود للمركبة، فضلاً عن العديد من خصائص الأداء الأخرى، مثل المناورة والتسارع. ^[2] العاملان الرئيسيان اللذان يؤثران على السحب هما المساحة الأمامية للمركبة ومعامل السحب. معامل السحب هو قيمة بدون وحدة تشير إلى مقدار مقاومة الجسم للحركة عبر سائل مثل الماء أو الهواء. أحد المضاعفات المحتملة لتغيير الديناميكا الهوائية للمركبة هو أنه قد يتسبب في حصول المركبة على قدر كبير من الرفع. الرفع هو قوة ديناميكية هوائية تعمل بشكل عمودي على تدفق الهواء حول جسم المركبة. يمكن أن يتسبب الكثير من الرفع في فقدان المركبة لقوة الجر على الطريق مما قد يكون غير آمن للغاية. ^[3] يأتي خفض معامل السحب من تبسيط الجسم الخارجي للمركبة. يتطلب تبسيط الجسم افتراضات حول سرعة الهواء المحيطة والاستخدام المميز للمركبة.

تستخدم السيارات التي تحاول تقليل السحب أجهزة مثل المفسدات والأجنحة والناشرات والزعانف لتقليل السحب وزيادة السرعة في اتجاه واحد. ^[4]

بينما ينتبه المصممون إلى الشكل العام للسيارة، فإنهم يضعون في اعتبارهم أيضًا أن تقليل المساحة الأمامية للشكل يساعد في تقليل السحب. يتم تمثيل حاصل ضرب معامل السحب والمساحة - مساحة السحب - على أنه C d A (أو C _x A )، وهو ضرب قيمة C d في المساحة.

مصطلح مساحة السحب مشتق من الديناميكا الهوائية ، حيث يكون حاصل ضرب بعض المساحة المرجعية (مثل مساحة المقطع العرضي أو المساحة السطحية الكلية أو ما شابه) ومعامل السحب. في عام 2003، تبنت مجلة Car and Driver هذا المقياس كطريقة أكثر بديهية لمقارنة الكفاءة الديناميكية الهوائية لمختلف السيارات.

يتم حساب القوة F المطلوبة للتغلب على السحب باستخدام معادلة السحب : لذلك: حيث تم دمج معامل السحب والمساحة المرجعية في مصطلح مساحة السحب. يسمح هذا بالتقدير المباشر لقوة السحب بسرعة معينة لأي مركبة معروفة فقط مساحة السحب وبالتالي مقارنة أسهل. نظرًا لأن مساحة السحب C d A هي القيمة الأساسية التي تحدد الطاقة المطلوبة لسرعة انطلاق معينة، فهي معلمة حاسمة لاستهلاك الوقود بسرعة ثابتة. تسمح هذه العلاقة أيضًا بتقدير السرعة القصوى الجديدة للسيارة ذات المحرك المضبوط: ${\displaystyle F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{كثافة الهواء}}\times {\text{معامل السحب}}\times {\text{مساحة المرجع}}\times {\text{السرعة}}^{2}}$${\displaystyle F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{كثافة الهواء}}\times \mathbf {\text{مساحة السحب}} \times {\text{السرعة}}^{2}}$

${\displaystyle {\text{السرعة القصوى المقدرة}}={\text{السرعة القصوى الأصلية}}\times {\sqrt[{3}]{\frac {\text{القدرة الجديدة}}{\text{القدرة الأصلية}}}}}}$

أو القوة المطلوبة للسرعة القصوى المستهدفة:

${\displaystyle {\text{الطاقة المطلوبة}}={\text{الطاقة الأصلية}}\times \left({\frac {\text{السرعة المستهدفة}}{\text{السرعة الأصلية}}}\right)^{3}}$

تبلغ مساحة السحب في سيارات الركاب كاملة الحجم المتوسطة حوالي 8 أقدام مربعة (0.74 متر ^مربع ). وتتراوح مساحات السحب المبلغ عنها من سيارة هوندا إنسايت 1999 عند 5.1 قدم مربع (0.47 متر ^{مربع ) إلى سيارة} هامر H2 2003 عند 26.5 قدم مربع (2.46 متر ^مربع ). وتتراوح مساحة السحب للدراجة (والراكب) أيضًا بين 6.5-7.5 قدم مربع (0.60-0.70 متر ^مربع ). ^[5]

يبلغ متوسط ​​معامل السحب في السيارات الحديثة ما بين 0.25 و0.3. أما السيارات الرياضية متعددة الاستخدامات (SUVs)، ذات الأشكال الصندوقية النموذجية، فتصل عادةً إلى معامل سحب يتراوح بين 0.35 و0.45. ويتأثر معامل السحب في السيارة بشكل جسمها. وتؤثر خصائص أخرى مختلفة على معامل السحب أيضًا، ويتم أخذها في الاعتبار في هذه الأمثلة. تتمتع العديد من السيارات الرياضية بمعامل سحب مرتفع بشكل مدهش، حيث تعني القوة السفلية السحب، بينما تم تصميم سيارات أخرى لتكون ديناميكية هوائية عالية في السعي لتحقيق السرعة والكفاءة، ونتيجة لذلك يكون لها معاملات سحب أقل بكثير.

لاحظ أن C d لمركبة معينة سوف تختلف حسب نفق الرياح الذي يتم قياسها فيه. وقد تم توثيق اختلافات تصل إلى 5% ^[6] ويمكن أن تحدث الاختلافات في تقنية الاختبار والتحليل فرقًا أيضًا. لذا إذا تم قياس نفس المركبة بمعامل سحب  C d = 0.30 في نفق مختلف، فقد يكون في أي مكان من C d = 0.285 إلى C d = 0.315.

مركبات الإنتاج

السنة التقويمية	السيارات	ج د
1938	فولكس فاجن بيتل	0.48 [7] [8]
2018	جيب رانجلر (JL)	0.454 [9]
2012	باجاني هوايرا	0.31 [10]
2019	تويوتا كورولا (E210، المملكة المتحدة)	0.31 [11]
2001	تويوتا بريوس	0.29 [12]
2005	شيفروليه كورفيت C6	0.286 [13]
2019	بورشه تايكان توربو	0.22 [14] [أ]
2023	تيسلا موديل 3	0.219 [15]
2016	تيسلا موديل S	0.208 [16]
2021	مرسيدس بنز EQS	0.20 [17] [ب]
2022	لوسيد اير	0.197 [18] [ج]
2024	شاومي SU7	0.195 [19]
1996	جنرال موتورز EV1	0.19 [20]

المركبات التجريبية والمفاهيمية

السنة التقويمية	السيارات	ج د
1952	ألفا روميو ديسكو فولانتي	0.26
1933	سيارة ديمكسيون	0.25
1954	ألفا روميو BAT 7 مفهوم	0.19 [21]
2021	Aptera SEV (إعادة إطلاق 2019)	0.13 [22]
2000	مفهوم جنرال موتورز	0.16 [23]
2022	مرسيدس بنز فيجن EQXX	0.170 [24]
2013	فولكس فاجن XL1	0.19 [25]
2018	نموذج أولي لـ Ecorunner 8 (Shell Eco-marathon )	0.045
2022	صن سويفت 7	0.095 [26] [27]

أمثلة على السيارات من نوع C d A ^[28]

ج د أ قدم مربع	ج د أ م2	نموذج سيارة
3.00 قدم مربع	0.279 متر مربع	فولكس فاجن XL1 2011
3.95 قدم مربع	0.367 متر مربع	جنرال موتورز EV1 موديل 1996
5.52 قدم مربع	0.513 متر مربع	بورشه تايكان توربو 2019 [14]
6.0 قدم مربع	0.56 متر مربع	2001 هوندا انسايت [29]
6.05 قدم مربع	0.562 متر مربع	2012 تيسلا موديل S P85 [29]
6.20 قدم مربع	0.576 متر مربع	تويوتا بريوس 2014 [29]
8.79 قدم مربع	0.817 متر مربع	1956 سيتروين DS خاص [30]
13.0 قدم مربع	1.21 متر مربع	رام 1500 موديل 2019 [31]
17 قدم مربع	1.6 متر مربع	مرسيدس بنز الفئة-G موديل 2013 [32]

السيارات التجريبية/المفهومية

ج د أ قدم مربع	ج د أ م2	نموذج سيارة
0.21 قدم مربع	0.020 م 2	باك كار 2 [33]
2.04 قدم مربع	0.190 متر مربع	سلسلة Aptera 2 لعام 2011 [34]

• الديناميكا الهوائية للسيارات
• السحب (فيزياء)
• معادلة السحب
• بول جاراي

• 500 معامل سحب إضافي
• تحسين الديناميكا الهوائية لتعزيز الاقتصاد في استهلاك الوقود
• جامعة تل أبيب تقلل من احتكاك الشاحنات بنسبة 10%
• اختبار تدحرج بسيط لقياس Cd وCrr للسيارات والدراجات