Для чего нужен спойлер на автомобиле?

Мно­же­ство машин, от спор­тив­ных боли­дов, до про­стых седа­нов име­ют раз­лич­ные аэро­ди­на­ми­че­ские эле­мен­ты на зад­ней части авто­мо­би­ля. Любой эле­мент, кото­рый уста­нав­ли­ва­ет­ся на крыш­ку багаж­ни­ка, зад­нюю дверь или на край кры­ши, в оби­хо­де, при­вык­ли назы­вать «спой­лер». На самом деле суще­ству­ют два раз­ных при­спо­соб­ле­ния, име­ю­щие раз­ное устрой­ство. Давай­те раз­бе­рём­ся, для чего нужен спой­лер на авто­мо­би­ле и что ещё назы­ва­ют спойлером.

Спойлер и антикрыло

Спой­лер – это деталь, кото­рая изме­ня­ет сво­бод­ный поток воз­ду­ха. Зад­ний спой­лер – это эле­мент кузо­ва, кото­рый уста­нав­ли­ва­ет­ся сза­ди авто­мо­би­ля (на крыш­ку багаж­ни­ка, или кры­шу). Спой­лер не име­ет зазо­ра с кузо­вом. Если есть зазор, то это уже анти­кры­ло. Как сле­ду­ет из назва­ния (spoiler – поме­ха), зад­ний спой­лер меша­ет пото­ку воз­ду­ха, изме­ня­ет быст­рый, ров­ный поток, иду­щий с кры­ши. Пре­граж­дая воз­душ­ный поток, спой­лер меня­ет его, сокра­ща­ет ско­рость пото­ка воз­ду­ха и созда­ёт дав­ле­ние на зад­нюю часть, пре­пят­ствуя её подъ­ёму. Это одна из функ­ций спой­ле­ра. Так­же, спро­ек­ти­ро­ван­ные спе­ци­аль­но для кон­крет­ных авто­мо­би­лей, спой­ле­ры, могут сни­жать общее сопро­тив­ле­ние воз­ду­ха, созда­ва­е­мое автомобилем.

Анти­кры­ло созда­ёт при­жим­ную силу зад­ней части авто­мо­би­ля. Анти­кры­ло – это, по сути, пере­вёр­ну­тое кры­ло само­лё­та. Кры­лья само­лё­та гене­ри­ру­ют подъ­ём­ную силу, кото­рая помо­га­ет ему взле­теть. Анти­кры­ло дей­ству­ет так­же, но, так как оно пред­став­ля­ет собой пере­вёр­ну­тое кры­ло, то про­ис­хо­дит гене­ри­ро­ва­ние при­жим­ной силы. Отсю­да и такое назва­ние (кры­ло – для взлё­та, анти­кры­ло – для при­жи­ма­ния). У кры­ла само­лё­та и у анти­кры­ла раз­ные углы ата­ки. У анти­кры­ла угол ата­ки отри­ца­тель­ный. Если гово­рить про­ще, то поток воз­ду­ха ока­зы­ва­ет боль­шее дав­ле­ние на верх­нюю часть анти­кры­ла, а у кры­ла само­лё­та – на нижнюю.

На англий­ском язы­ке, отку­да, соб­ствен­но, и при­шло сло­во «спой­лер», нет назва­ния «анти­кры­ло». Там такой эле­мент кузо­ва назы­ва­ют “wing” (кры­ло). При этом так­же в оби­хо­де мно­гие назы­ва­ют все эле­мен­ты тюнин­га, уста­нов­лен­ные сза­ди маши­ны (и не толь­ко) spoiler. Хотя, сло­во «анти­кры­ло» само по себе рас­кры­ва­ет смысл это­го при­спо­соб­ле­ния и не даёт пута­ни­цы. Анти­кры­ло – кры­ло наобо­рот (пере­вёр­ну­тое крыло).

В чём же разница антикрыла и спойлера?

В широ­ком смыс­ле, анти­кры­ло – это тоже спой­лер, но с осо­бен­ной кон­фи­гу­ра­ци­ей и со спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ной функ­ци­ей. Анти­кры­ло так же, как и все спой­ле­ры слу­жит поме­хой сво­бод­но теку­ще­му пото­ку воз­ду­ха и изме­ня­ет этот поток. Един­ствен­ная функ­ция анти­кры­ла – гене­ри­ро­ва­ние при­жим­ной силы.

Функ­ции спой­ле­ра могут быть раз­ны­ми, в зави­си­мо­сти от того, на какое место кузо­ва он уста­нов­лен и какую фор­му име­ет. Одна из функ­ций зад­не­го спой­ле­ра – пре­пят­ство­вать подъ­ёму зад­ней части кузо­ва. Эту функ­цию он выпол­ня­ет за счёт созда­ния собой барье­ра на пути сво­бод­но­го пото­ка. Воз­дух давит на спой­лер и про­ис­хо­дит при­жим зад­ней части. Так­же, спой­лер может кор­рек­ти­ро­вать фор­му кузо­ва, улуч­шая аэродинамику.

На кузо­вах, где кры­ша закан­чи­ва­ет­ся, и даль­ше нет плав­но­го про­дол­же­ния в виде стек­ла и крыш­ки багаж­ни­ка (на хэтч­б­э­ках, мини­ве­нах и пр.) созда­ёт­ся тур­бу­лент­ность. Это уве­ли­чи­ва­ет общее сопро­тив­ле­ние и тор­мо­зит авто­мо­биль. Пра­виль­но спро­ек­ти­ро­ван­ный спой­лер (см. иллю­стра­цию) может умень­шить этот эффект, что в послед­ствии отра­зит­ся и на рас­хо­де топ­ли­ва. Но это мож­но заме­тить толь­ко при дли­тель­ных, ско­рост­ных дви­же­ни­ях по трас­се. При 120 км/ч и выше, 50% топ­ли­ва ухо­дит на пре­одо­ле­ние сопро­тив­ле­ния воз­ду­ха. Таким обра­зом, сни­зив сопро­тив­ле­ние, мож­но полу­чить весо­мую эко­но­мию рас­хо­да топ­ли­ва. В отли­чие от анти­кры­ла, спой­лер не тре­бу­ет точ­ной регу­ли­ров­ки при установке.

Возникает вопрос, зачем прижимать автомобиль к дороге?

На высо­ких ско­ро­стях (более 120 км/ч), воз­дух, заду­ва­е­мый под авто­мо­биль, начи­на­ет при­под­ни­мать его (начи­ная с зад­ней части), как гигант­ское кры­ло. Из-за это­го ухуд­ша­ет­ся управ­ля­е­мость, в осо­бен­но­сти, при пово­ро­тах. Так, если попы­тать­ся повер­нуть маши­ну на высо­кой ско­ро­сти, то авто­мо­биль может сле­теть с дороги.
Един­ствен­ный спо­соб умень­шить при­под­ни­ма­ние авто­мо­би­ля на ско­ро­сти, это уве­ли­чить его вес. Про­бле­ма уве­ли­че­ния веса для улуч­ше­ния сцеп­ле­ния в том, что это не помо­га­ет на пово­ро­тах, когда боль­ше все­го необ­хо­ди­мо сцеп­ле­ние с доро­гой. Допол­ни­тель­ный вес име­ет инер­цию, кото­рую нуж­но пре­одо­леть, что­бы повер­нуть. К тому же, из-за допол­ни­тель­но­го веса, уве­ли­чи­ва­ет­ся рас­ход топ­ли­ва. Таким обра­зом, уве­ли­че­ние веса авто­мо­би­ля для луч­ше­го сцеп­ле­ния с доро­гой – это про­валь­ный путь.

Анти­кры­ло – это, как раз, то устрой­ство, кото­рое помо­га­ет при­жи­мать маши­ну к доро­ге на высо­ких скоростях.

Его пре­иму­ще­ство оче­вид­но. Вме­сто тяжё­лой непо­во­рот­ли­вой маши­ны, мож­но управ­лять авто­мо­би­лем с лёг­ким весом, кото­рый лег­ко кон­тро­ли­ру­ет­ся и чем выше ско­рость, тем с боль­шим уси­ли­ем его при­жи­ма­ет к доро­ге. Но есть одно но. Каж­дый раз, когда анти­кры­ло гене­ри­ру­ет при­жим­ную силу, оно так­же гене­ри­ру­ет сопро­тив­ле­ние воз­ду­ха. Сопро­тив­ле­ние воз­ду­ха тор­мо­зит маши­ну. Таким обра­зом, допол­ни­тель­ная при­жим­ная сила – это хоро­шо, а слиш­ком мно­го при­жим­ной силы, даёт боль­шое сопро­тив­ле­ние, это уже пло­хо. Очень мощ­ные спор­тив­ные маши­ны, высту­па­ю­щие на Фор­му­ле 1, име­ют такой пока­за­тель, кото­рый назы­ва­ет­ся L/D‑коэффициент. Авто­мо­биль­ные дизай­не­ры ста­ра­ют­ся уве­ли­чить этот пока­за­тель, что­бы авто­мо­биль доста­точ­но хоро­шо при­жи­мал­ся к доро­ге и при этом не замедлялся.

Примеры применения антикрыла производителями мощных автомобилей

Для при­ме­ра мож­но взять Koenigsegg ccx. Это авто­мо­биль с дви­га­те­лем 4.8 лит­ра, выда­ю­щем более 750 лоша­ди­ных сил. Вес этой маши­ны не пре­вы­ша­ет 1 тон­ны. Это непло­хой авто­мо­биль, но заво­е­вал репу­та­цию неуправ­ля­е­мо­го на высо­ких ско­ро­стях. Отсут­ствие зад­не­го спой­ле­ра, при лёг­ком весе, сде­ла­ло этот супер­кар неста­биль­ным на ско­ро­сти и про­хож­де­ние пово­ро­тов на ско­ро­сти пре­вра­ща­лось в ужас. После про­дол­жи­тель­ной кри­ти­ки, ком­па­ния выпу­сти­ла новую модель уже с уста­нов­лен­ным антикрылом.

Вот дру­гой при­мер. Когда выпу­сти­ли пер­вые вер­сии Audi TT было зафик­си­ро­ва­на целая серия дорож­ных ава­рий, свя­зан­ных с недо­ста­точ­ным сцеп­ле­ни­ем с доро­гой во вре­мя про­хож­де­ния пово­ро­тов на ско­ро­сти, в том чис­ле и на мок­рой доро­ге. Так­же был инци­дент с извест­ным немец­ким гон­щи­ком, кото­рый погиб на Audi TT.  После этих про­ис­ше­ствий были ото­зва­ны все про­дан­ные Audi TT и, на каж­дую из них, было уста­нов­ле­но анти­кры­ло. Сле­ду­ю­щие моде­ли дан­но­го авто­мо­би­ля уже име­ли анти­кры­ло, управ­ля­е­мое элек­тро­ни­кой, и выдви­га­ю­ще­е­ся при дости­же­нии высо­кой скорости.

При­ме­ром ста­би­ли­за­ции зад­ней части спой­ле­ром явля­ет­ся Ford GT40, побе­ди­тель LeMans. Пер­вое его тести­ро­ва­ние на высо­кой ско­ро­сти пока­за­ло, что зад­няя часть ведёт себя не ста­биль­но, «виля­ет». Чем выше ско­рость, тем пла­чев­нее может закон­чить­ся это «виля­ние». Про­бле­ма была реше­на уста­нов­кой неболь­шо­го спой­ле­ра на зад­нюю часть багажника.

 Болид Фор­му­лы 1 на ско­ро­сти 300 км/ч за счёт анти­кры­ла гене­ри­ру­ет при­жим­ную силу, рав­ную весу малень­ко­го авто­мо­би­ля. Слиш­ком силь­ное при­жи­ма­ние тоже не очень хоро­шо. По этой при­чине, Bugatti Veyron и McLaren P1 име­ют выдви­га­ю­щи­е­ся анти­кры­лья. Они выдви­га­ют­ся, когда супер­ка­ры дости­га­ют ско­ро­сти 120 км/ч., что­бы не сле­теть с доро­ги и немно­го задви­га­ют­ся обрат­но, когда маши­на раз­ви­ва­ет ско­рость в 250 км/ч., что­бы огром­ная при­жим­ная сила не выве­ла из строя зад­нюю подвеску.
Что­бы гене­ри­ро­вать при­жим­ную силу анти­кры­ло долж­но иметь наклон (угол ата­ки). Ско­рост­ной поток схо­дит с кры­ши в направ­ле­нии зад­ней части авто­мо­би­ля будет пре­граж­дён, анти­кры­лом, кото­рый в свою оче­редь, создаст при­жим­ную силу.

Вер­ти­каль­ные плос­кие эле­мен­ты по бокам анти­кры­ла предот­вра­ща­ет «рас­те­ка­ние» воз­ду­ха по бокам и, в неко­то­рых слу­ча­ях, могут уве­ли­чить эффек­тив­ность анти­кры­ла на 30%.

Если анти­кры­ло спро­ек­ти­ро­ва­но не пра­виль­но, оно может давать лиш­нее сопро­тив­ле­ние и при этом не «при­жи­мать» маши­ну. Обыч­но про­из­во­ди­те­ли спой­ле­ров и анти­кры­льев раз­ра­ба­ты­ва­ют свои про­дук­ты для кон­крет­ных моде­лей авто­мо­би­лей. Мно­гих боль­ше забо­тит не ста­биль­ность управ­ле­ния и сцеп­ле­ния с доро­гой на высо­ких ско­ро­стях, а спор­тив­ный вид, кото­рый созда­ют эти эле­мен­ты тюнинга.

Важ­но, что­бы анти­кры­ло было уста­нов­ле­но под пра­виль­ным углом.

Пра­виль­ная, про­фес­си­о­наль­ная уста­нов­ка анти­кры­ла тре­бу­ет поряд­ка 3 часов тести­ро­ва­ния и регу­ли­ров­ки в аэро­ди­на­ми­че­ской тру­бе. Непра­виль­но уста­нов­лен­ное анти­кры­ло может навре­дить аэро­ди­на­ми­ки авто­мо­би­ля и уве­ли­чить сопро­тив­ле­ние воз­ду­ха. Так­же, может гене­ри­ро­вать­ся слиш­ком боль­шая при­жим­ная сила зад­ней части маши­ны, что тоже пло­хо и ухуд­шит управляемость.

Накладка на передний бампер («губа», «юбка»)

В допол­не­ние к спой­ле­ру или анти­кры­лу целе­со­об­раз­но уста­нав­ли­вать наклад­ку перед­не­го бам­пе­ра. Она умень­ша­ет зазор меж­ду бам­пе­ром и доро­гой, тем самым, умень­шая поток воз­ду­ха под маши­ной. Это так­же умень­ша­ет подъ­ём­ную силу на высо­ких скоростях.