Аэродинамический коэффициент — это параметр, который определяет, насколько легко транспорт проходит сквозь воздушную преграду. Еще недавно разработчики думали, что предел улучшения аэродинамических показателей уже достигнут — современные спорткары имеют коэффициент 0,22-0,25. Однако белорусские инженеры совершили прорыв: разработали рельсовый беспилотник с уровнем сопротивления в три раза меньше. Как конструкторам удалось добиться такого результата?
Белорусские инженеры разработали рельсовый беспилотник с уровнем сопротивления в три раза меньше, чем у современных спорткаров / © Unitsky String Technologies Inc.
Первые автомобили напоминали повозки и не имели намека на аэродинамичность: машины двигались медленно, и сопротивление воздуха практически не влияло на их эффективность.
Однако с ростом скоростей создатели автомобилей начали экспериментировать с формами кузова в попытке сделать машины быстрее, маневреннее, устойчивее на трассе. Именно тогда они установили, что во время движения между транспортом и воздухом происходит сложное взаимодействие: в носовой части создается зона высокого давления, а позади низкого давления с образованием турбулентности воздушного потока.
Этот эффект мы ощущаем в метро во время приближения поезда к станции: состав как поршень выдавливает из тоннеля воздух, который окатывает волной пассажиров на перроне. Как и в случае с метро, сопротивление в передней части и втягивающий эффект позади автомобиля формируют препятствие движению. Чтобы его снизить, разработчики и конструкторы ищут решения, придающие автомобилю форму, вызывающую минимальные возмущения воздушных потоков.
Но есть еще одно явление, которое как минимум вдвое ухудшает аэродинамические качества транспорта, – экранный эффект. Например, при движении автомобиля из-за пониженного давления над крышей и повышенного давления под днищем, возникает подъемная сила. А из-за неоднородности ее распределения, связанной с формой кузова, задняя часть машины имеет меньшую прижимную силу, что на высоких скоростях иногда приводит к отрыву от дорожного полотна.
Автомобилестроители пытаются решить эту проблему установкой антикрыльев, диффузоров, обтекателей. У этого одна цель — управлять потоком воздуха, перенаправляя его вдоль крыши и создавая достаточную прижимную силу равнораспределенную на передние и задние колеса. Однако вместе с этим увеличивается сопротивление движению и ухудшается аэродинамика.
С аэродинамической точки зрения, оптимальный транспорт должен иметь симметричный удобообтекаемый кузов и двигаться высоко над поверхностью земли по несплошному дорожному полотну. Белорусские инженеры разработали рельсовый беспилотник юнифлэш, который соответствует всем этим требованиям.
Испытания транспорта в аэродинамической трубе показали, что его коэффициент сопротивления всего 0,06, а это в три раза меньше, чем у самого аэродинамичного серийного автомобиля Volkswagen XL1, которому удалось достичь показателя 0,189.
Благодаря минимальному лобовому сопротивлению воздуха «юнифлэш» может безопасно разгоняться до 500 км/ч, сохраняя при этом очень низкий расход энергии. Например, для перевозки одного пассажира на 100 км он израсходует всего 0,93 килограмма топлива. Это рекордно низкий показатель – примерно, как если бы обычная машина тратила на такое расстояние всего один литр топлива.
Разработка белорусских инженеров может стать альтернативой авиации на средних дистанциях. При сопоставимой средней скорости «юнифлэш» требует значительно меньше энергии и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. В отличие от существующих высокоскоростных поездов, он не требует сплошного дорожного полотна, что существенно снижает затраты на инфраструктуру. Благодаря тому, что эстакада точечно опирается на землю, не нарушается рельеф местности, сохраняет плодородную почву, ландшафт и биоразнообразие прилегающих территорий. Путевая структура устойчива к любым погодным условиям. Даже при низких температурах не требует применение антиобледенительных солей, которые негативно влияют на окружающую среду.
