هل تساءلت يومًا ما إذا كان بإمكانك استخدام مصطلحي “المفسد” و “الجناح” بالتبادل؟ الإجابة لا يمكنك ذلك وإليك السبب.
أولًا ما الفرق بين الجناح والمفسد؟ على الرغم من أن بعض السيارات، مثل بورش 911 جي تي 3 آر إس الجديدة، بها جناح ومفسد. نظرًا لأن كلا من المفسدين والأجنحة هي إضافات ديناميكية هوائية للسيارة، فقد اعتاد العديد من المتحمسين على استخدام المصطلحات بالتبادل. في حين أنه من الصحيح أن كلاً من المفسدين والأجنحة يؤديان وظائف ديناميكية هوائية، إلا أن تأثيراتهما وأنماط تشغيلهما مختلفة تمامًا.
تم تصميم الجناح بشكل حصري لزيادة القوة السفلية للسيارة، بينما يتم استخدام المفسد لمقاطعة تدفق الهواء فوق جسم السيارة لتحقيق أهداف ديناميكية هوائية محددة، سواء كان ذلك لتقليل السحب، أو إبقاء النوافذ خالية من الوحل على الطريق، أو تعزيز كفاءة الجناح.
كيف يعمل الجناح
إن أبسط طريقة لتصور وظيفة الجناح هي النظر في شكل جناح الطائرة، والمعروف أيضًا باسم شكل الجنيح. نظرًا لأن الطائرات تحتاج إلى توليد قوة رفع للإقلاع والبقاء في الرحلة، فإن أجنحتها تتشكل لإنشاء منطقة ضغط منخفض فوق سطحها العلوي ومنطقة ضغط أعلى أسفل سطحها السفلي.
يتم تحقيق ذلك من خلال توسيع السطح العلوي للجناح بالنسبة للسطح السفلي، وبالتالي تسريع تدفق الهواء فوق الجزء العلوي من الجناح وإنشاء منطقة ذات ضغط منخفض فوق الجناح. يولد فرق الضغط بين أسطح الجناح العلوي والسفلي قوة الرفع. من المهم ملاحظة أن الهواء يجب أن يتدفق على كلا السطحين من الجناح لخلق قوة الرفع، وبإخراج جانب واحد للجناح من المعادلة يجعله غير فعال تمامًا. تعمل الأجنحة أيضًا على تحفيز السحب الديناميكي الهوائي، مما يفرض حملًا إضافيًا على نظام الدفع ويزيد من استهلاك الوقود.
القوة السفلية وتحسين ثبات السيارة عند السرعات العالية
عادةً يتم تركيب جناح السيارة في الطرف الخلفي أو بالقرب منه، أما إذا تم تطبيق شكل الجنيح على السيارة بنفس الطريقة المستخدمة في الطائرات، فسيقوم الجناح بتوليد قوة الرفع، مما يجعل نهاية السيارة الخلفية غير مستقرة. ومع ذلك، فإن قلب الجنيح رأسًا على عقب سيولد رفعًا سلبيًا، وحاول دفع الطرف الخلفي للسيارة لأسفل على الطريق. هذا يسمى القوة السفلية، واستخدام جناح لتحقيق ذلك هو أسهل طريقة لتحسين ثبات السيارة عند السرعة، وإن كان ذلك على حساب السحب الإضافي للسيارة.
هذا السحب الإضافي هو الذي تسبب في فقدان الجنيح كوسيلة لزيادة القوة الضاغطة في تطبيقات السيارات. منذ الستينيات، كان المهندسون يستكشفون وسائل تحقيق القوة الضاغطة دون تكبد عقوبة السحب الكامنة في الأجنحة، وكان التقدم في هذا الصدد لدرجة أن الأجنحة الكبيرة أصبحت الآن بشكل أساسي في سيارات السباق القوية. ومع ذلك، فإن التطبيقات على سيارات الطريق موجودة بالفعل، كما هو الحال في بورش 911 جي تي 3 آر إس الجديدة التي تستخدم جناحًا علويًا ضخمًا مع وظيفة DRS .
للمساعدة في التخفيف من مشاكل السحب، يزود المصنعون العديد من الأجنحة الحديثة بوظائف الديناميكيا الهوائية النشطة. في السرعات المنخفضة، حيث لا تزال القوة السفلية للجناح ضئيلة نسبيًا، ولكن السحب الديناميكي الهوائي كبير بالفعل، يسمح الهواء النشط بسحب الجناح أو ضبطه بزاوية مختلفة لتقليل السحب الديناميكي الهوائي.
عند السرعات العالية، عندما تصبح القوة السفلية في الزوايا الكاسحة أمرًا بالغ الأهمية لإبقاء السيارة على مدرج المطار، فإن الجناح يمتد أو يغير زاويته لتوليد القوة الضاغطة. حتى أن بعض التطبيقات تنشر الجناح في ظروف معينة فقط، وتتراجع في خط مستقيم لتقليل السحب قبل الظهور أو اتخاذ زاوية أكثر عدوانية أثناء الكبح أو عند إدخال التوجيه.
للأجنحة بعض العيوب المحددة، وغالبًا ما يتطلب التغلب على هذه الجوانب السلبية تعقيدًا إضافيًا وأنظمة تحكم أكثر ذكاءً.
كيف يعمل المفسد
المفسد شيء آخر تمامًا، والسبب في تنفيذه هو المصطلح نفسه: إنه يفسد تدفق الهواء فوق سطح جسم السيارة لتحقيق أهداف معينة. في حين أن تدفق الهواء على جانبي الجناح يعمل علي توليد قوة الرفع أو القوة السفلية، يعمل المفسد وفق مبادئ مختلفة.
تعمل المفسدات على تعطيل تدفق الهواء فوق سطح السيارة، إما لتوجيه تدفق الهواء في اتجاه معين، أو لتفكيك دوامات السحب حول السيارة. النقطة الأساسية هي أنها تؤثر فقط على تدفق الهواء بالقرب من سطح جسم السيارة، وليس بعيدًا عن الجسم بالطريقة التي تؤثر بها الأجنحة. غالبًا ما يتم استخدام المفسدين في مقدمة السيارة، ويتم تثبيته أسفل المصد الأمامي، لتوجيه تدفق الهواء بعيدًا عن الجزء السفلي للسيارة وإرساله فوق السيارة بدلاً من ذلك.
هذا له تأثير في تقليل ضغط الهواء أسفل مقدمة السيارة وبالتالي تقليل رفع المحور الأمامي، مما يؤدي مرة أخرى إلى ثبات السرعة العالية. في التطبيقات الأخرى، يمكن استخدام المفسدين لتوجيه تدفق الهواء على طول الجزء الخارجي للسيارة لتجنب التداخل من الدوامات المتولدة بجوار العجلات بواسطة العجلات الدوارة أو توجيه الهواء مباشرة إلى تلك الدوامات لتفكيكها وتقليل السحب الكلي.
أخيرًا، يعمل مفسد الشفة الموجود على غطاء صندوق السيارة أيضًا على تنظيف الهواء خلف السيارة، مما يقلل السحب مرة أخرى عن طريق السماح للهواء بالانفصال بشكل نظيف عن الجسم بدلاً من التشبث به.
المفسدات الخلفية
يمكن أن تعمل المفسدات المثبتة على الحافة الخلفية لسقف السيارة أيضًا على إبطاء تدفق الهواء حيث يلتقي خط السقف بالزجاج الأمامي الخلفي، مما يجبر الهواء على اتباع الزجاج الأمامي ثم الخلفي للسيارة مرورًا بصندوق السيارة، حيث يمكن استخدامه بشكل أكثر فاعلية بواسطة جناح مثبت على صندوق السيارة أو ببساطة التخلص من التدفق المضطرب الذي يسبب السحب فوق غطاء صندوق السيارة. تُظهر مولدات الدوامة الموجودة على السطح في ميتسوبيشي إيفو IX MR هذا المبدأ بشكل جيد. تلك الزعانف الصغيرة على الحافة الخلفية للسقف تقلل في الواقع السحب الديناميكي الهوائي وتنظف تدفق الهواء فوق الجناح الخلفي في نفس الوقت.
غالبًا ما تستخدم الأجنحة والمفسدين في انسجام تام. ومن الأمثلة الرائعة على ذلك سيارة F82 بي إم دبليو M4 GTS ، حيث تم تشكيل غطاء صندوق الأمتعة لإنشاء جناح صغير مثبت على الحافة الخلفية لغطاء صندوق الأمتعة. وهذا يخلق جيبًا هوائيًا ثابتًا في المنطقة الواقعة بين غطاء صندوق الأمتعة والزجاج الخلفي، مما يساعد تدفق الهواء على الانتقال بسلاسة من سقف السيارة إلى الجناح الخلفي الطويل، مما يؤدي إلى توليد قوة سفلية أكثر فاعلية وتقليل السحب. تعكس أستون مارتن DBX707 هذه الأدوار، بجناحها على حافة السقف والجناح المدمج لتنظيف الهواء السفلي بعد مرور الهواء على المفسد.
هل سيؤدي تركيب الأجنحة والمفسدين إلى تحسين الديناميكا الهوائية لسيارتي؟
من المستبعد جدًا أن تؤدي إضافة أجنحة ما بعد البيع إلى تحقيق فائدة كبيرة للديناميكا الهوائية لسيارتك ما لم يكن لديك وصول إلى نفق هوائي وبرنامج CFD (ديناميكيات السوائل الحاسوبية) لاختبار تأثيرها على سيارتك. يعد الحصول على مجموعة أدوات هوائية كاملة من الشركة المصنعة لسيارتك أمرًا مختلفًا، لأن المهندسين أمضوا شهورًا في نفق هوائي لتحسين وظائفه.
ومع ذلك، يجب أن تدرك أن أي إضافات من هذا القبيل ستؤدي على الأرجح إلى زيادة استهلاك السيارة للوقود ولن تقدم أي مزايا حقيقية على الطريق. هذا لأن سرعة قيادتك على الطريق أقل بكثير من الحد الأدنى حيث يمكن أن تصبح أي قوة سفلية مفيدة.