العربية الخفيفة أحسن من العربية التقيلة... اتعرف على أساسيات ثبات السيارات - الجزء السادس

النهاردة هنتكلم عن حاجة من أهم مميزات العربيات الحديثة والمؤثرة في أداءها وثباتها

الإيرو دَيناميكس

يا عم اتكلم عربي الله يكرمك

أيوه حاضر حاضر... أنا آسف...

الإيرودَيناميكس (Aerodynamics) أو ديناميكا الهواء ... هو علم بيختص بدراسة حركة الهواء حوالين الأجسام الثابتة أو المتحركة... 

وطبعا بداية تطبيق العلم ده كان في الطيارات... وتحديدا علشان يدرسوا أفضل شكل للأجنحة يساعد على الطيران.

وبعدين بدأ يتطبق على السيارات





وحاليا بيطبق كمان على المباني العملاقة وناطحات السحاب.

اللي يهمنا طبعا هو إزاي نستفيد منه في العربيات؟

في العربيات... الإيروديناميكس بتدرس حاجتين...

الأول: إزاي أقلل من مقاومة الهوا علشان أقلل استهلاك الوقود،

والتاني: إزاي أستغل الهوا مع سرعة العربية في زيادة ثباتها (وده اللي هنتكلم عليه المرة دي)

عايز تعرف قد إيه الهوا مؤثر في ثبات العربية... فكر كده..

لو انت سايق في يوم عاصف والهوا شديد... ما حستش بإن العربية مش ماشية في خط السير اللي انت عايزه وعمالة تحدف؟؟؟

علشان نفهم تأثير الهوا على العربية من غير ما نعقد المواضيع...

جرب تطلع كف إيدك من شباك العربية وهي ماشية "بسرعة عالية"... وبعدين غير وضع إيدك وانت ماشي... يعني مثلا.. مرة إيدك وافقة ومرة تانية تبقى نايمة.. مرة وافقة بسيفها ومرة تانية كف إيدك مواجه الهوا

اختلاف وضعية إيدك هتخليها تتحرك في اتجاهات مختلفة لإنها بتتأثر بالهوا اللي بيقابلها

ومن هنا بدأ المصممين يفكروا في الاستفادة من الهوا في الحفاظ على ثبات العربية... خصوصا في السرعات العالية

إزاي؟؟؟

زي ما قلنا قبل كده... الوزن الخفيف معناه استهلاك أقل للوقود وقدرة أعلى على التحكم في العربية... 

بس على السرعات العالية الهوا بيدخل كعامل زيادة .. وممكن الهوا يكون سبب في ضعف ثبات العربية على الطريق لإن قدرته على حمل السيارة الخفيفة (في الوزن) بقت أكبر.

خلينا نفهم الأول إيه اللي بيحصل للعربية وهي ماشية

الهواء بيمشي حوالين العربية بالكامل ومن جميع الجهات

ده كده كإن العربية "بتسبح" في الهواء...

أي جسم بيسبح في الهواء (الطيارات أو الطيور) معرض لأربع قوى رئيسية

قوة الاندفاع (Thrust) ودي القوة الأساسية المحركة في اتجاه الحركة لقدام

قوة السحب (Drag) ودي القوة المضادة أو المقاومة اللي بتسحب للخلف أو عكس اتجاه الحركة

قوة الرفع (Lift) ودي القوة اللي بترفعه لأعلى (عن طريق الهواء)

القوة لأسفل (Downforce) ودي القوة اللي بتوجهه لأسفل نتيجة وزنه

وده إيه علاقته بينا؟؟؟

في العربيات الموضوع مايختلفش كتير

لما الهوا بينزل تحت العربية ... ده بيعمل تيارات ممكن تسبب ارتفاع العربية عن الأرض، ولو العربية اترفعت ولو بشكل بسيط... ده معناه إن قوة التصاق كاوتش العربية بالأرض بتقل، وبالتالي قدرتنا على التحكم في العربية كمان بتقل جداً.

خلينا مركزين... إحنا دلوقتي بنتكلم على الحلول اللي بندور عليها علشان نزود التماسك... لإن فيه حلول إيروديناميكية تانية معمولة علشان نقلل من قوة السحب (Drag)... ودي مش هنتكلم عليها هنا.

طيب .. نعمل إيه علشان نزود التماسك؟؟

قدامنا حل من اتنين...

يا إما نقلل الهوا اللي بينزل تحت العربية... يا إما نزود وزن العربية عشان الهوا ما يقدرش يشيلها!!!

إيه ده؟؟؟ نزود وزن العربية إزاي؟؟؟... إنت مش قلت الوزن الزيادة وحش؟؟؟

فعلا... الوزن الزيادة غلط... وفي الحالة دي إحنا هنزود الوزن ساعة الحاجة فقط وبشكل غير مباشر.. عن طريق إننا نخلي الهوا هو اللي يضغط العربية لتحت لما العربية تمشي بسرعة

إزاي؟؟؟

أول حاجة... شكل العربية نفسه...

شكل العربية ممكن يكون أحد أسباب زيادة أو تقليل ثبات العربية على السرعات العالية

لو جينا نقارن شكل عربيات زمان بالعربيات الحالية، هنلاقي إن شكل العربيات من حوالي 40 -50 سنة كان سبب أساسي في ضعف ثبات معظم العربيات

شكل المقدمة في السيارة بيخلي الهوا ينزل لتحت ويرفع العربية أثناء ما هي ماشية... وكمان الكبوت ما بيلعبش دور في زيادة الثبات، بالإضافة إلى إن الشنطة الخلفية هي كمان مش مستفيدين منها .. ده غير إن العربية عالية والهوا بيدخل تحتها بسهولة.

مصممين السيارات من زمان كانوا واخدين بالهم من تأثير الهوا على أداء العربية... إنما تأثيره على الثبات بدأوا يطبقوه على السيارات الحديثة، وأخدوا بالهم من موضوع تأثير شكل العربية ده، وحاولوا يغيروا شكل العربيات بحيث إنه يساعد على سهولة اختراق تيارات الهوا بطريقة تزود الثبات.

كل ما كانت مقدمة السيارة منخفضة دة أكيد بيساعد على اختراق الهوا بطريقة تخلي معظم الهوا يتوجه لأعلى السيارة... يعني وزن أكبر بيضغط السيارة لتحت، كمان كل ما كان سقف العربية مش أعلى كتير من ضهرها .. أو بمعنى أوضح إنه الهوا يكون بيمشي فوق العربية بانسيابية كبيرة ومفيش مناطق فيها فراغ هوائي... ده كمان بيساعد على زيادة الثبات بشكل عام

طبعا ... الكلام ده واضح جدا في العربيات الحديثة دلوقتي
تاني حاجة.... الزوائد على جسم السيارة

أحيانا، شكل العربية لوحده ما بيبقاش كفاية ... بالذات لو كان مطلوب منها أداء عالي... فبنزود بعض الأجزاء اللي بتساعد على زيادة التماسك أثناء السير.. ومن أهم الأجزاء دي:

الجناح الخلفي أو (الاسبويلر)

(الاسبويلر) مهمته إنه يزود القوة اللي بتضغط على العربية لتحت بحيث تقلل من تأثير قوى الرفع اللي قلنا عليها




باختصار ... مهمته عكس أجنحة الطيارات... بدل ما ترفع.. بتنزل لتحت عن طريق توجيه الهوا

 الفكرة كلها هي إننا عايزين نعمل فرق في ضغط الهوا... ونستغله لمصلحتنا..

الضغط العالي معناه قوة زايدة... والضغط المنخفض معناه قوة أقل بكتير

ولما نخلي الهوا فوق السبويلر سرعته أبطأ... ضغطه بيزيد .. وبالتالي بيولد قوة لأسفل... بنسميها "داونفورس" Downforce... وهي اللي بتزود الوزن.

يبقى عن طريق الاسبويلر الخلفي قدرنا إننا نزود الوزن ساعة اللزوم.


طيب... عرفنا إزاي نزود الوزن... طيب إزاي نقللل الهوا اللي تحت العربية؟؟؟

أبسط الحلول في الموضوع ده إننا نقلل ارتفاع العربية عن الأرض... وإن كانت التصرف غير عملي ومعظم تطبيقه على العربيات السوبر رياضية أو في سيارات السباق

ممكن كمان نركب كساحات أمامية وجانبية علشان تقلل من دخول الهواء تحت العربية

زي اللي في الصور دي:

سدود الهواء (الكساحات الأمامية) Air Dam

التنانير الجانبية (الكساحات الجانبية) Side Skirts

في جميع الأحوال... مش هنقدر نمنع الهواء من الدخول تحت العربية... وكل الحلول اللي بتتعمل هدفها تقليل التأثير السيء لوجود الهواء تحت العربية، وإذا أمكن نحوله لمصلحتنا 



أحد الابتكارات المهمة في زيادة ثبات السيارات في السرعات العالية كان تصميم عمله "كولين تشابمان" مؤسس شركة "لوتس" وسماه "التأثير الأرضي Ground Effect"



وفكرته ببساطة إنه يصمم العربية بحيث تكوّن منطقة ضغط منخفض تحت العربية... فتبقى عاملة زي ما تكون بتشفط العربية لتحت.




بس بيشترط إن أرضية العربية من تحت تكون مسطحة تماما...

بعض السيارات الرياضية بتحول مسار الهوا اللي داخل تحت العربية بحيث يطلع فوق العربي من خلال فتحات في مقدمة السيارة... والموضوع وصل لدرجة تركيب مراوح شفط للهوا من تحت السيارة لإزالة أي هوا تحتها !!!

فيه كمان أفكار تانية... 

ببساطة .. ليه ما نخليش الهوا هو اللي يساعد في توجيه العربية ويقلل من انحرافها عن الخط اللي احنا عايزينه؟؟؟

الكلام ده اتعمل عن طريق "الزعانف الخلفية" Diffuser

هدف الزعانف الخلفية الأساسي هو الحفاظ على العربية ماشية في خط مستقيم بقدر الإمكان عن طريق توظيف الهواء وتوجيهه باستخدام أجنحة طولية... عن طريق إننا نعمله مجاري خاصة يمشي فيها...

الموضوع هنا يشبه وظيفة ذيل الطيارة.. وظيفته الأساسية هي التوجيه.







وممكن الزعانف دي تزود من التصاق العربية بالأرض لو كانت متركبة على نفقين من بتوع التأثير الأرضي (Ground Effect) اللي اتكلمنا عليه من شوية

الحلول اللي اتكلمنا عليها دي ليها تأثير كبير جدا على الثبات في السرعة العالية.. لدرجة إن تأثيرها ممكن يكون أكبر من تأثير وزن السيارة نفسها.

يبقى إحنا كده قدرنا نتغلب على الأثر السيء لخفة الوزن...

ويبقى أكيد أكيد... العربية الخفيفة أحسن

...