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Sep 24, 2023

예고편을 쇼핑할 때 공기역학적 쓰레기 과학에 빠지지 마세요(2부)

1부에서 출판하면서 나는 눈물방울 모양이 어떻게 만들어지는지에 대해 논의했습니다.

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1부에서는 눈물방울 모양이 어떻게 최고의 공기역학적 효율성을 만들어내는 경향이 있는지, 그 이유는 무엇인지, 그리고 눈물방울에 가까운 가짜 디자인이 어떻게 잘못되는지에 대해 논의했습니다. 이 기사에서는 공기역학적 설계의 또 다른 측면, 공기역학적 효율성을 위해 더 큰 트레일러를 실제로 최적화하는 방법, 피해야 할 몇 가지 가짜 에어로 특수효과에 대해 논의하겠습니다.

눈물방울 모양은 유리섬유나 판금 벽돌 모양의 캠핑카에 비해 사용성 문제가 있습니다. 나는 왜 누군가가 다른 것을 원하는지 완전히 이해합니다. 이것이 가짜 눈물 방울 포즈를 취하는 사람들이 시도하는 것입니다. 그러나 화물 또는 RV 트레일러가 효율성을 위해 얼마나 잘 최적화되었는지 평가하려면 한 가지 더 이해해야 합니다. 즉, 크기와 공기역학이 전체 효율성 그림에 어떻게 추가되는지 이해해야 합니다.

전체 항력은 정면 면적에 항력 계수를 곱한 함수입니다. 1보다 큰 드래그 숫자는 에어로가 너무 끔찍해서 마치 차량이 더 커지고 더 많은 공기를 방해하는 것처럼 보입니다. 1보다 작은 숫자를 드래그하면 자동차의 크기가 공중으로 효과적으로 축소된다는 의미입니다.

이는 두 가지 사실을 알려줍니다. 모양이 크기보다 더 중요하지만 크기도 중요하다는 것입니다. 두 개의 완벽한 눈물방울 모양이 있고 하나가 다른 것보다 두 배 크다면 더 큰 것이 작은 것보다 두 배 더 큰 항력을 갖게 됩니다. 하지만 작은 벽돌 모양보다는 큰 눈물방울 모양이 더 좋습니다.

즉, 이 두 가지 요소와 요구 사항의 균형을 찾는 것입니다.

이제 우리는 좋은 공기 역학적 모양을 만드는 방법(가능한 한 눈물방울에 가깝게 유지하려고 노력)과 크기도 중요한 요소임을 이해했으므로 트레일러 소유자의 요구 사항(예: 화물 또는 RV) 및 효율성.

좋은 소식은 대부분의 눈물방울 모양이 트레일러 내부 공간에 해롭지 않다는 것입니다. 캠핑카의 전면을 둥글게 만드는 것은 전면에 약간 더 많은 공간을 의미하는 경우가 많으며, 천장을 약간 올려 지붕에 약간의 경사를 주고 눈물방울에 더 가까워질 수도 있습니다. 대부분의 현대 자동차의 지붕선을 보면 내가 무슨 뜻인지 알 수 있습니다. 최악의 경우 캠핑카의 캐비닛 공간이 약간 줄어들거나 앞쪽에 화물을 쌓을 수 없게 됩니다.

눈물방울 모양의 반쪽 모양의 다이맥시온형 자동차 이미지가 오버레이된 테슬라 모델 S. Tesla에서 제공한 Tesla 이미지, EcoModder.org에서 생성된 Dymaxion 오버레이

캠핑과 화물 운송 모두에서 눈물방울 모양을 불편하게 만드는 것은 꼬리지만, 자동차는 이를 해결할 수 있는 좋은 단서를 제공합니다. 바로 캄백 디자인입니다. 트레일러와 마찬가지로 자동차 끝에 길고 긴 꼬리를 갖는 것은 Aptera 또는 Dymaxion 자동차를 찾고 있지 않는 한 대부분의 자동차에 실용적이지 않습니다. 자동차 디자이너들은 눈물방울 모양의 꼬리 끝 부분을 자르는 것이 그다지 큰 영향을 미치지는 않지만 다소 갑작스럽게 끝낼 경우에만 가능하다는 것을 알아냈습니다. 눈물방울 모양의 갑작스러운 끝은 에어 커튼을 형성하여 공기가 차량 뒤 공간으로 몰려들어 뒤로 빨아들이는 것을 방지합니다.

최종 결과는 진공 영역이 벽돌 모양의 차량 뒤쪽 뒤에 있을 때와 거의 같은 강도로 형성되지 않는다는 것입니다. 또한 Kammback 디자인의 갑작스러운 디자인 없이 너무 빨리 끝나는 눈물 방울 모양의 Airstream 트레일러나 Volkswagen Beetle과 같은 곡선형 차량보다 훨씬 우수합니다. 따라서 최소한 공기가 올바른 방향으로 흐르게 하는 갑작스러운 끝이 필수적입니다.

이 개념이 세미트럭에 적용된 방식에서 또 다른 단서를 얻을 수 있다.

보시다시피, 트럭 뒤쪽에 갑자기 끝나는 작은 꼬리를 추가하면 공기가 올바른 방향으로 흐르게 되어 트레일러 뒤의 진공 구역을 최소화할 수 있습니다. 다른 개선 사항으로는 사이드 스커트(공기가 트럭 아래로 들어가는 것을 방지)와 공기가 막히는 것을 방지하기 위한 전면의 디플렉터가 있습니다.

공기역학적 항력을 최소화하기 위해 할 수 있는 또 다른 방법은 더 작은 모양으로 시작하는 것입니다. 앞서 지적했듯이 전체 항력은 정면 면적에 항력 계수를 곱한 것과 같습니다. 낮은 계수를 얻는 것은 좋지만 처음부터 정면 영역을 더 작게 만들 수 있다면 더 작은 숫자를 곱하는 것입니다.