Суровая необходимость: почему спойлеры и антикрылья нужны автомобилям
Чем быстрее может ехать автомобиль, тем сильнее на него влияет поток набегающего воздуха. Он стремится оторвать машину от дороги, образуя подъемную силу — она нужна самолетам, задача которых подняться в воздух, но совершенно ни к чему автомобилям, которым, наоборот, требуется как можно лучшее сцепление с поверхностью. Чтобы добиться этого инженерам приходится искать возможности ухудшить течение потока воздуха так, чтобы он улучшил поведение автомобиля на дороге.
Спойлер представляет собой деталь (или комплекс деталей), основная задача которых — влиять на потоки воздуха, обтекающие автомобиль во время движения. Таким образом спойлер меняет аэродинамические характеристики кузова машины за счет того, что «портит» (английское слов spoil — «портить» — и дало название элементу) естественный ход воздушного потока.
С технической точки зрения спойлером можно считать несколько деталей — обтекатель в передней части кузова (часто его называют сплиттер), боковые пороги и собственно сам спойлер, расположенный в задней части кузова. С виду детали эти незначительны, но играют очень важную роль.
Если говорить об антикрыле, то это тоже элемент аэродинамики, основная задача которого — генерировать прижимную силу, действующую на автомобиль в движении. Эта деталь имеет профиль, обратный крылу самолета (ему как раз большую часть времени не нужна прижимная сила), и отличается от спойлера тем, что антикрыло всегда имеет зазор между своей плоскостью и плоскостью детали автомобиля, на которой оно установлено. Спойлер же выполнен заодно с панелью багажника или вровень с линией крыши, не имея существенной разницы в высоте между собственной плоскостью и плоскостью кузова.
Оба элемента выполняют схожую роль, снижая подъемную (спойлер) и увеличивая прижимную (антикрыло) силу воздуха, действующую на автомобили в движении. Спойлер обычно располагается либо на кромке багажника (у заднемоторных автомобилей — на кромке капота), либо в продолжение линии крыши. Сделано это неспроста. Достаточно крутой наклон кузова в этих местах может приводить к разделению набегающего потока воздуха — он становится турбулентным, создавая зону низкого давления, увеличивая сопротивление и нестабильность воздуха. Спойлер позволяет увеличить давление воздуха, наращивая прижимную силу. Сплиттеры выполняет ту же функцию, но в отношении днища автомобиля.
Технически спойлеры и антикрылья можно разделить на две основные категории — это жестко зафиксированные или стационарные и подвижные или активные. С первыми все понятно. Они крепятся к кузову автомобиля в заданном положении и максимум, что позволяют, так это выбирать одну из предусмотренных конструкцией настроек. Активные же элементы могут выдвигаться из кузова либо автоматически, когда автомобиль развивает достаточно высокую скорость, на которой уже требуется помощь спойлера, либо принудительно на любой скорости, по нажатию одной кнопки в салоне. Кроме того, в зависимости от режима движения, активный спойлер меняет угол наклона, либо снижая лобовое сопротивление на прямой ради разгона и максимальной скорости, либо напротив, увеличивая его, выступая в роли «воздушного тормоза» при замедлении.
Самой наглядной иллюстрацией важности спойлера стал спорткар Audi TT первого поколения. Автомобиль получил очень яркий дизайн кузова и инженеры не стали портить его дополнительными аэродинамическими элементами, но вскоре выяснилось, что красота в прямом смысле требует жертв. На скорости свыше 180 км/ч в поворотах или просто при смене полосы движения TT теряла устойчивость, что приводило к серьезной аварии. Череда инцидентов в том числе со смертельным исходом вынудила Audi отзывать уже проданные автомобили и вносить в них доработки — была перенастроена подвеска, добавлены некоторые электронные ассистенты, а на кузове появился спойлер. Он хоть и испортил чистоту линий, зато существенно улучшил стабильность машины на высокой скорости.
Таким образом, чем быстрее может ехать машина, тем важнее для нее прижимная сила. Особенно когда речь заходит о мощных машинах для гонок — им важно максимально быстро проходить повороты, а это невозможно без силы, которая будет буквально вдавливать автомобиль в асфальт трассы и позволять ему сохранять управляемость на высокой скорости при движении из стороны в сторону. Поэтому чем мощнее машина, тем больше у неё антикрыло. Но есть и исключения.
Каждый аэродинамический элемент оказывает существенное влияние на поведение автомобиля, поэтому никакая деталь на машине не может появиться просто так. Прежде чем спойлер или антикрыло будет одобрено, поведение автомобиля с этой деталью изучат с помощью компьютерного моделирования и продувок в аэродинамической трубе во всех возможных режимах работы. Добро на установку подобного элемента дадут только при 100% гарантии того, что деталь не то что улучшит характеристики машины, а точно не ухудшит их.
Именно поэтому ни в коем случае нельзя устанавливать на автомобиль первый попавшийся спойлер или антикрыло. В идеале менять заводской кузов машины вовсе не стоит, а если и выбирать тюнинг, то лишь из числа сертифицированных деталей. Спойлер или антикрыло, которое не проверяли на «совместимость» с конкретной моделью, в лучшем случае ухудшит аэродинамику автомобиля и приведет к росту расхода топлива, а в худшем — уменьшит прижимную силу и негативно скажется на управляемости. И чем быстрее машина, тем выше потенциальная плата за такие неграмотные доработки...
