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2009년 8월 17일 월요일

에어댐과 다운포스에 관하여..[에어로 파츠의 다이나믹 효과!]

K군의 지식으로 쓴 글이라서 다소 단편적인 시각일순 있으나.
관심 있는 분들은 읽어봐주시고..
비뚤어진 마인드로 보실분들은 넘겨주세요^^;

사진은 비행기 날개에서의 공기 흐름을 표시한 그림입니다.
보다시피 유속이 빠른 상부는 압력이 낮아지고,
유속이 느린 하부는 압력이 높아집니다.

기본적으로 베르누이 정리를 기본으로 생각 하시면 됩니다.
상부압력+상부유속=하부압력+하부유속 이라고
이해 하셔도 일단은 무방합니다(전공자가 아니라면...^^;)

바람의 받음각(입사각?)과도 관계가 있고.
간단하게 하부의 압력이 높으니 비행기를 위로 상승시키는
작용을 하게 됩니다.
이것이 양력이며, 자동차는 반대의 힘 마이너스양력(하향력)을
필요로 하게 되며....흔히들 다운포스 라고 하는 압력의 정의죠^^;

흔히들 에어댐 이라는것을 많이 들어보셨을 테고 직접 장착해본 분들도 있으실 겁니다.
저역시 에어댐을 장착해 본적 있고요.

에어댐은 흔히 모양을 위해서 하시지만 실질적인 목은 다른 곳에 있습니다.

영문으로 AIR DAM
에어댐은 문자 그대로 공기를 막는 댐(둑)의 역활을
하게 됩니다.
덕분에 공간은 좁아지게 되어 공기의 흐름 속도는 빨라지게 되고
이는 압력의 저하로 이어져서 차량을 하향으로 밀착 시키는 효과를 가져옵니다.

결과적 으로는 양력과 반대 방향의 힘을 발생시켜주기에 다운포스로 활용이 되죠.
또한, 에어댐의 커다란 그릴로 인해 많은 양의 공기가 유입되어 냉각 성능향상에 일조하고
그러한 곳에 사용된 공기를 다시금 본넷(후드)에 장착된 덕트를 통해 빠른 속도로 방출하는것도 하향력에 도움이 됩니다.
F1이나 슈퍼카들중 몇몇 차종에선 이러한 개념의 기술도 사용이 되지요.

참고로 차량은 수평적인 공기의 흐름을 수직적인 움직임으로 바꾸게 되므로 이런 경우도 생각해줘야 합니다^^;

헌데 아직까지는 국내에선 이런쪽 관련 연구를 하는 곳은 드뭅니다.
심지어 개념조차 안잡혀 있는 제작 업체들도 많고요.

튜닝업체나 레이싱팀도 본격적인 연구를 하는곳이 드문데 하물며 일반 오너는 어떠할까요 ?
풀 에어댐을 통해서 공력 특성을 얻기보다는 무게 증가와 일반 주행시 불편함을 얻곤하죠.
겉보기 멋진 윙을 수평으로 장착해서 실제로는 다운포스를 얻지도 못하면서 접지력이 증가 되었다고 호언을 하기도 하고요.
받음각에 따르게 작용하지만, 국내에 출시되는 저가의 GT윙 계열들은 실질적으로 다운포스를 받기는 힘듭니다.
그 효과는 트렁크 마운트가 보강안된 일반 차량들의 트렁크가 멀쩡한 것만 봐도 알지요.
원래 제대로 다운포스를 받게 되면 보강이 안된 트렁크는 찌그러지는게 당연합니다.
물론 그정도로 힘을 받게 하면 최고속이 감소하고,연료소비가 증가하며 날개가 심하게 꺽이기 때문에 자세가 안나옵니다 ^^;;ㅋㅋ

뭐...이런 파츠가 별것 아니라고 생각할수도 있습니다.
사실 입니다. 자동차는 출고 당시에 메이커에서 이미 충분한 실험및 검증이
이루어진 상태로 양산 되기 때문에 사실 무의미 할수도 있습니다.

하지만 튜닝을 가해서 목적 자체를 변경 시킨 차량의 경우는 이야기가 틀리게 됩니다.
한예를 들어 봅니다.

자동차 하부를 생각해 보도록하지요.
하체 부분은 상당히 불규칙한 모양을 보입니다.
배기관도 지나가고,각종 컨트롤암,엔진룸이 훤이 보이는 그런 구조이고,
뒤로 가면서 연료탱크와 또 후륜 링크...범퍼 내측 부분 같은 불규칙한 형태로 인해 저항이 심합니다.

결국 하부의 유속은 상황에 따라 다소 불안정한 모습을 보이며 이는
차량을 상하로 진동시키기도 하고 양력을 발생시킬수도
있습니다.
이는 타이어의 접지력을 약화 시키는 불상사도 생기게 되지요.

해외 유수의 슈퍼카나 F1머신의 하부가 괜히 평탄하게 작업된것은 아닙니다.
최대한 하부의 유속을 빠르고 일률적으로 제어하기 위해 제작을 하지요.
예전에는 진공클리너란 것도 이용했는데 극단적인 다운포스는
차량이 노면과 마찰하면서 돌이킬수 없는 상황도 생기기 때문에 제한되는 것으로 알고있습니다.
(대표적으로 F1의 아일톤 세나의 죽음이겠죠.)

그런 극단적인 공력특성은 아무리 스포츠 주행을 한다 하더라도 일반 도로를 주행하는 차량에게는 과한면이 있지만,
기본적으로 외형을 꾸미게 될때 최대한의 효과를 이용할수 있도록
셋팅하기 위해서는 기본적인 지식은 알고 가야 한다고 생각합니다
.

무식하게 출력만 올리고,오염물질 배출이 증가하고 소음만 증가하게 튜닝하는것 보다,
공학적인 특성을 십분 활용해서 있는 출력과 접지력을 최대효율화..
이를통한 극적인 성능 향상을 꾀하는 것이 제가 생각 하는 올바른 튜닝입니다.
[극도의 효율화를 목표로 하는 그런것을 말 합니다.]

.

물론 여기에도 문제점은 존재하지요...

바로 돈 -_-;


이쯤할까요 ??^^;;;;



볼만 하셨다면 아래의 손가락 모양의[View ON]을 눌러주세요^^;;
추천해 주시면 다른 많은 분들도 함께 보실수 있답니다^^;

2009년 1월 16일 금요일

요즘 공부 하고 있는 공기역학 특성^^;;ㅋㅋ

요즘 자동차에 적용되는 공력 특성에 대해서 상당히 포괄적으로 공부중입니다.
공부를 시작 한지는 약 3주 정도 되었고.
자동차 샤시,엔진 구조,자동차 설계에 대해서 공부중이지요.
일단 자동차를 전공 하거나 그런 분야를 전공할 마음은 없고,
순수하게 호기심에 출발하여 궁긍적으로 향후 새로이 셋팅하게될 차량을 위해 기본 지식을 습득중인 거랍니다.^^;;;

에어로다이나믹에 지식과 3D 흐름테스트 등을 이용해서 차고를 최대한 적게 로워링 하고
서스펜션의 스프링 레이트도 지나치게 높지 않은 상태에서

공력 특성을 십분 이용하여 하향력을 골고루 분포하여 즐거운 코너링을 할수 있는 튜닝을 한번 해보려고 삽질을.ㅎㅎㅎ
개념은 서서히 잡혀 가는데 역시 와류에 대한 이해가 상당히 힘드네요.
그래서 전세계 관련자료 참조 할만한것을 최대한 모아서 읽어보고 있답니다.

현재로서 방향은 정해졌으니 지난 몇주간의 성과는 있다고 봅니다.^^;;

다행히도 향후 제가 다시 주행하게될 중미산의 경우 아마도 전 영역대에서 효과를 볼수 있을거란 결론을 얻었으니.
너무 행복하군요.ㅎㅎ
좌측의 그림은
포뮬러 머신에 대한
3D wind tunnel  test.

보다시피 상당히
복잡하지요^^;;

헌데 잘 보다 보면
(여러 자료를 보면)

구조에 따라서 전혀
다른 결과과 나오고

형상이 같다면
기본적 으로

동일한 특성을 지님을
알게 됩니다^^;;
그림은 검색으로 찾음
출처:google.com

이러한 성능이 저 출력과 일반 세단 차량에는 거의 필요가 없으나, 달리는 차량이라면 전혀 이야기는 달라집니다.
좌측의 그림은
양산 되는 거의 모든 차량의 밑 부분 형상^^

보다시피 평탄함과는
거리가 멉니다 -_-;;;

덕분에 표면저항 마찰
(surface friction drag)
발생으로

하부 유속 속도가
저하되어 압력이
상승하게 되죠.
이는 양력 발생과
연계되어
차량의 하향력을
소거 시킵니다 ㅠㅠ;;
다운 포스를 위해
에어댐과 GT윙을
설치한 상태에서

하단 부분의 방치는 결국 효과를 반감 시킬수 밖에 없게되는 거죠(전에는 그저 막연하게 하체부분은 평탄하면 좋겠지..라고 생각만 했었던..ㅋ)
Carr 이란 사람 연구 결과에 의하면 일반 자동차 밑바닥의 항력 계수는 0.07이며 전체 항력에서 20%나 차지한다고 발표를 했죠^^;;
[항력이란 자동차의 자체의 출력으로 전진하는 힘으로 인해 공기가 반대로 대응 하는 힘이라고 생각 하시면 쉽습니다^^;]

프런트 범퍼에 카나드 날개,풀 언더 커버,리어디퓨저,루프 부분 디퓨저,GT윙으로 구성된 파츠를 적용하고
샤시를 보강하여 강성을 증대하고 약간의 로워링을 전제한 적정한 %의 감쇄력을 지닌 서스펜션을 셋팅하면
중-고속에서 충분히 멋지게 달릴수 있는 차량을 만들수 있을것 같네요^^;;;

급한것이 아니니 열심히 공부해서 더 멋진 와인딩 스펙의 차량을 만들어 보고싶습니다^^;;ㅋ


2009년 1월 14일 수요일

풍동실험[wind tunnel] 관련 사진 몇장

모든 사진은 www.google.com 이미지 검색으로 찾은 자료이고요.
업체에서 공개된 파일들이라서 따로 저작권 표시는 하지 않았습니다.

페라리 A1gp 바디의 풍동실험 모델(카본으로 제작되어 있더군요^^;

위의 은색 차량에 보면 수많은 테이핑이 되어있죠.
풍동 실험실에서 항력을 가해주면 보다시피
바람의 방향과 각도에 따라서 테입들이 흩날리게 됩니다.
스모크가 아님에도 확인하기 쉽고 신기하지요.^^

NASCAR 의 닷지 머신의 3D flow실험 데이터 보게 되면 정면에서 수평으로 오던 바람이
수직(상하)로 나뉘고 측면과 하부로 통하며
하부로 들어간 바람은 다시 휠쪽으로 흘러 외부와 하단부로 흐름을 알수있습니다.
또한 차량 하부에서의 와류도 확인이 가능하지요^^

SLR차량이며 역시 풍동실험중..
바람의 속도는 빠르지 않음(상대적으로 서행중인 자동차의 환경과 일치)으로 인해 특별한 박리 현상은 관찰되지
않습니다.
전반적으로 기체의 흐름은 순조롭지요.

층류를 나눠서 어느 부분에서 기류의 흐름이 바뀌는지 확인하는걸로 추정되는데
당연하겠지만 속도(실제상황에서는 차량의 주행속도)에 따라서 완벽히 다른 결과가 도출됩니다.

에어브레이크 가동시의 기체의 흐름이 확연히 보입니다.
어떤 원리로 차량이 급제동시에 노즈다이브(반대로 뒤쪽이 들리겠죠^^;)가 억제되고
후륜의 접지력을 일정하게 유지시키는지 알수있는..

언더 디퓨저부분에서의 흐름.
보통 언더 디퓨저가 없는 차량은 연료탱크 부터 뒷 범퍼가 저항이 되어 와류가 발생될수도 있고
하향력을 상쇄시키는 양력이 발생되어 차량의 거동성능을 흐트러트립니다.
하지만, 저런 파츠의 영향으로 차량은 좀더 안정적인 모습을 보이지요^^;
(참고로 풍동실험시에 차륜이정지된 상태에서의 결과와 사진처럼 주행상태의 결과는 틀리게 도출됩니다.)

풍동실험시에 바퀴도 같이 돌아가는게 실제 주행환경과 더 가깝고(오차를 줄여주겠죠)
바퀴도 주행시에는 공기와의 저항이 존해하니.
확실한 결과를 얻을수 있을겁니다^^;

사진은 이쯤하죠^^;;


첨부된 영상은 파가니 존다F의 풍동 실험 모습.

2009년 1월 13일 화요일

제네시스 쿠페 튜닝카[카본웍스 데모카]

사진은 카본웍스 홈페이지 에서 퍼왔으며.
원문의 주소를 사진에 표시해뒀습니다^^

개인적으로 국내 튜닝파츠 기업중 신뢰 하는 곳이 세군데 있습니다.
테크프로,맨스토이,카본웍스
테크프로와 맨스토이는 제품을 써보면서 만족했고(가격대 성능을 떠나 그보다 성능 좋은걸 실제로 본적 없으니까요^^;),
카본웍스 제품은 혁신적인 디자인에 그분들의 열정에 감동해서 좋아 합니다.

최초 카본웍스라는곳을 알게된건 club shine때 대장님을 따라서 들려보게 되면서 알게 되었고,
그후 카본에 대해 알아보면서 대단한 것임을 알게되었죠.ㅋ

여튼 갠적으로 좋아하는 곳 입니다.
오늘 인터넷을 뒤져보니.

오토 조인스에 아래 차량의 시승기기 올라와있더군요.
지난번 2.0과 3.8노멀 타입들은 줄줄이 쓴소리를 들어야 했지만,
과연 튜닝 모델은 어떤 평가를 받을까?라는 의구심에 차분히 집중해서 시청을 했답니다.

결과 노멀 타입대비 핸들링이 개선되었으면 차량 거동의 안정성이 개선되었다는 평가를 듣고 기분이 좋았네요^^;
외관의 화려한 모습은 시승기 담당PD의 취향이 아니라 하지만, 이건 개인적인 문제이니 패스하고.

여러 모로 멋진 차량이란 생각이 듭니다.
서스펜션은 요즘 떠오르는 HSD(퀘스트-영모터스 셋팅)였고, 브레이크는 매니아스펙(셋팅 정말 잘하시죠^^;)
스테빌라이져는 네오테크의 제품이라고 들었습니다.
흡,배기 파츠 쪽은 관심이 없으므로 논외로 하고,

천정에 설치된 카본 디퓨저,프런트 카나드와 립 에어로파츠,사이드스커트,리어 디퓨저를 드라이 카본으로 제작하고,
거기에 대형(이번에 풍동실험-시뮬레이터)GT스포일러 까지 장착한 차량의 공력 특성은
분명 노멀 타입의 차량과는 확연히 다를 거라 생각했었는데
그 기대가 사실이었고 ...

특히 리뷰를 보다보니..GT윙 때문에 트렁크가 심하게 함몰되어 버리는 장면에선 탄성을 하지 않을수가 없었습니다.
그정도의 다운포스라니!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

정말 대단 하다고 생각 합니다.
기존에 나오던 3D GT윙의 경우는 최대 각도로 셋팅해도 트렁크 살짝 눌리는 정도 였는데 차원이 틀렸습니다.
프런트 카나드의 위력은 별바람 형님 차량으로 인해 어떤 특성인지 알고있으니

실로 정말 무서운 차량 이라는 생각이 들었네요.
실제로 타본적은 없지만, 짐작만으로도 그 성능이 느껴진다고 할까요 ?

다소 오버스럽긴 하지만, 제 생각엔 바디 강성증대 튜닝과 더불어 에어로 파츠(제대로된..)는 최고의 튜닝이라고 생각합니다^^

앞으로의 행보가 정말 기대되네요^^;

화이팅 입니다!!

어두워서 잘 보이지 않지만, 드라이 카본으로 제작된 에어로 파츠를 가지고 있는 제네시스 쿠페.

[참..차량은 유동완님 차량입니다^^]
대형 리어 윙은 결국 트렁크를 주져앉혀 버릴정도의 다운포스를 만들었지요.
정말 정말 관심과 기대가 ^^;;

2009 Ferrari F1 machine [F60]

페라리 팀의 2009년 새로운 머신!!
차종명칭은 F60이라고 합니다.

리어윙이 좁고 높아졌네요, 프론트 윙역시 전체 면적은 줄어 들었고,
그만큼 좀더 세부적으로 하향력을 발생할수 있도록 변화된 모습이네요^^;

아마도 다운 포스 자체를 줄이기 위한(기술력의 평준화를 위해서 그랬을까요 ?) 방침 같은데..
2009 시즌이 기대 되는 순간 입니다^^;;

여담이지만 국내에도 최초로 카본웍스팀에서 에어로 다이나믹 효과를 제대로 설계해서 경기용 차량에
응용하는데 같이 대박 나길 기대합니다^^;;

카본 웍스의 컴퓨터 풍동실험 시스템! [GT 스포일러 적용]

국내 튜닝 업체에도 이런 업체가 있습니다.
주먹 구구식의 튜닝이 아닌,
그저 많이 팔아서 이윤만 추구 하는게 아닌
신념을 가지고 제품 개발을 하고, 좀더 과학적으로 접근하여
최고의 효과를 누리도록 연구 개발 하는 파츠 제작업체 이지요.
바로 카본 웍스 인데.
제가 알기론 국내 바디(에어로파츠)업체중 유일무이 최초로 시도 되는걸로 알고있습니다.
레이싱 캠프에서도 그냥 경험상으로 조정하지 이런식으로 정교한 시뮬레이터를 이용하지 않는걸로 알고있고요.

물론 풍동시뮬레이션 프로그램이 100%정확하지는 않지만,
근접합니다.
특히 여러 가지 변수를 가지고 제품 제작전에 최대한 많은 실험을 할수있으니

시제품 완성전 기본적인 테스트를 끝내는데는 안성 맞춤이죠.

참 멋지다고 생각합니다.
이런분들이 있기에 국내 자동차 튜닝 업계의 미래는 어둡지 않은것 같습니다.

아직까지도 튜닝이라고 하기엔
창피한 작업을 하는곳이 부지기수 이지만(솔직한 이야기 입니다.)
이런곳도 있다는걸 알아주셨으면 좋겠네요^^;


튜닝이란건 가져다 붙이고,출력을 올리면 끝이 아닙니다.

완벽에 가깝게 셋팅하여 잘 조율된 악기처럼 만드는 작업이죠.

gif파일로 된 스포일러 실험 장면 입니다.
전면부에서 불어 오는 바람은 같은데.
스포일러의 상,하 부분의 바람은 압력도 틀리고 속도도 변합니다.
공기 역학은 비전문 분야라서 잘은 모르지만,
요즘 읽고있는 책들을 보면 저게 꽤나 중요하더군요.
투명면적과 바람의 입사각도에 따른 마찰값에 따라서 타이어 접지력을 잠재적으로 증가 시켜주니까요.



지식 부족으로 자세한 설명은 못하지만..
이정도 노력이라면 그 열정은 찬사를 받을만 하다고 생각합니다.^^

하향력을 통한 접지력 증가와,차량 상-하부의 유속제어로 인한 안전성 증대는 실로 대단하죠^^;

올해 에어로 파츠를 적용한 차량이 시합에 나온다 하니 벌써부터 기대가 되네요.
좋은 성적 거두길 바랍니다.

열정의 결실로 대박 나시길!!^^;