Без аеродинаміки автомобілі, літаки, космічні апарати і навіть боби (сани для бобслею) - це всього лише об'єкти, що витісняють вітер. До того ж витісняють дуже неефективно. Щоб навчитися маніпулювати аеродинамічним опором на цих об'єктах, необхідно відправитися в аеродинамічну трубу, де інженери відчувають кожну дрібницю...
Однак не дайте себе обдурити інноваційними можливостями аеродинамічної труби. Цей пристрій було винайдено задовго до того, як автоіндустрія міцно стала на ноги. Його створення сходить до 1871 року. У братів Вілбура і Орвілла Райт була така штука.
Перш ніж автовиробники і гоночні інженери почали відточувати свою майстерність в тунелі, він підкорився піонерам аеронавтики. Вони розробили його для того, щоб імітувати спроби польоту. Все вірно, до моменту створення аеродинамічної труби функціонуючих літаків не існувало.
Аеродинамічна труба братів Райт з'явилася 1901 року. Вони протестували в ній майже 200 крил і фюзеляжів різних форм і дизайнів. Перший політ відбувся через 30 років після створення оригінальної аеродинамічної труби - в 1903 році. Дітище братів Райт утрималося в повітрі протягом 12 секунд.
Репліка аеродинамічної труби братів Райт
Однак аеродинамічна труба була далеко не першим інструментом, за допомогою якого можна було оцінити функціональність літального апарату. Слідом за невдалими експериментами з так званою «вихрівою рукою» середини 1700-х років Френк Уенхем знайшов фінансування для розробки нового кращого пристрою, який знаходиться в строю і донині.
Це «найкращий» пристрій і виявилося аеродинамічною трубою. Принцип гранично простий. Труба являє собою замкнутий прохід, через який за допомогою вентилятора або іншої аналогічної системи проганяється повітря. Серцем аеродинамічної труби є випробувальна секція, в якій масштабована модель протистоїть ретельно контрольованому повітряному потоку.
Тести в аеродинамічній трубі стали невід'ємною частиною Другої світової війни. Як тільки військове використання було згорнуто, естафету підхопили гоночні інженери, а потім гостями тунелю стали і цивільні автомобілі.
Аеродинаміка перетворює квадратні кузови з високим опором в оптимальні з точки зору притискної сили снаряди, які сьогодні ми бачимо повсюдно, проте тестування прискорень цих автомобілів проводиться без єдиного фактичного руху транспортного засобу в тунелі. Автомобіль просто паркується в центрі, і на нього обрушуються вітри!
Так, автомобіль або літак всередині не рухаються, але вентилятори створюють вітер різної швидкості для імітації реальних умов. Іноді справа навіть обходиться зовсім без автомобіля - дизайнери часто покладаються на точну зменшену копію своїх моделей, щоб виміряти опір. Повітря рухається над об'єктом, а комп'ютери розраховують коефіцієнт аеродинамічного опору.
Сучасна аеродинамічна труба - це по суті гігантський обгороджений фен (за вирахуванням тепла і секущихся кінців) для вашого автомобіля. Аеродинамічна труба в Північній Кароліні навіть має своєрідну бігову доріжку для автомобіля, здатну імітувати швидкості до 290 км/год.
Власник команд у NASCAR і Формулі-1 Джин Хаас витратив 40 мільйонів доларів на будівництво такої споруди. Воно називається тунель WindShear. Його відкриття відбулося в 2008 році. Ось як там виглядає типова сесія:
Так, все стало набагато фантастичніше з моменту перших спроб. Чи то ще буде! Вже зараз багато аеродинамічних тестів проводяться повністю на комп'ютері. У цьому випадку поїздка у фактичну аеродинамічну трубу потрібна, щоб підтвердити змодельовані результати випробувань.
Такого ж роду підхід стає популярнішим і в краш-тестах. Комп'ютерне моделювання дуже зручне: розбив машину, трохи підправив дизайн і розбив ще раз. Будівництво повнорозмірних аеродинамічних труб і знищення машин - дороге задоволення, так що випробування у віртуальному світі можуть заощадити купу коштів.
Але як говорили наші дідусі і бабусі, «реальний світ краще, ніж всі ці комп'ютерні ігри, в які ви, діти, граєте цілими днями». Зберегти реальні випробування було б чудово!