תגית: גרר

לחלק הראשון – לחצו כאן

אז בעתיד הנראה לעין סביר שנישאר תקועים עם ממונעים על שניים שלא בדיוק חותכים את האוויר כמו סכין, ותתפלאו, יש אפילו סיבות הנדסיות מאד טובות למה לא לעשות אופנוע אווירודינמי ועל כך בהמשך. אבל לפני שעוזבים סופית את נושא מקדם הגרר, שווה לספר את הסיפור של הגוצי V8 500 משנת 55', סיפור שממחיש עד כמה באמת נתקענו. בשנות השליטה שלהם בסצנת הגרנד-פרי, בגוצי האמינו בחשיבות של האווירודינמיקה עד כדי מימון בנייה של מנהרת רוח לניסויים בתוך המפעל עצמו. עם ציוד מדעי אמיתי שכעת עמד לרשותם כדי לבדוק את היעילות של עיצובים שונים, הם הצליחו לייצר צורת פיירינג יעילה כל כך, עד שעם הכולה 78 כ"ס שהיו לאותו רייסר מלפני שישים שנה, בישורות ארוכות נמדדו לו לא פחות מאשר 278 קמ"ש! רק כדי להבין את משמעות ההישג (עם פיירינג שאמנם כיסה את הגלגל הקדמי אך לא היה כלל מהטיפוס השלם המשמש לקביעת שיאי מהירות), אז כיום, אפילו במסלולים עם ישורת ארוכה כמו מוג'לו, זוהי בערך המהירות הסופית שיש לאופנועי קטגוריית הסופרספורט 600 וה-Moto2 עם מנועים שמפיקים משהו כמו 130-140 כ"ס.

אמרתי שאווירודינמיקה אינה רק מקדם הגרר, ואכן הגיע הזמן לעבור סעיף. לא כולנו מעוניינים הרי לקבוע שיאי מהירות בקו ישר, אך הגנה יעילה מפני לחץ הרוח בנסיעה ממושכת במהירות גבוהה היא יתרון ממשי ומשמעותי שמעצים את ההנאה מהרכיבה ומאפשר לנו להגיע ליעד פחות עייפים פיזית ומנטלית. יוצא שעבור רוכבי כביש, נושא המיגון האווירודינמי חשוב בעצם הרבה יותר. וכמו עם מקדם הגרר אשר לאו דווקא יורד עקב השימוש בצורות מחודדות ואופנתיות, הרי שגם מיגון הרוח של אופנועי הספורט הנוכחיים הלך אחורה אף הוא. אם לחזור לדוגמה מהחלק הראשון של הדיון, אותם R-ים בולבוסיים מסוף שנות השמונים, הרי שבתור הבעלים של שניים כאלו אני יכול להעיד עד כמה הפיירינג הגבוה והנפוח שלהם עושה עבודה יעילה. בימים שבהם הייתי יורד ממילאנו לבולוניה עם ה-R1100 שלי, מאתיים קילומטרים של כביש כמעט ישר אותם בלעתי לעתים קרובות בשעה עגולה בדיוק, יכולתי להיווכח בזמן אמיתי איך המיגון רק הולך ומתדרדר. נסיעות כאלו היו בדרך כלל כדי לאסוף מדוקאטי אופנוע מבחן ספורטיבי כלשהו, ובדרך חזרה למילאנו היה פשוט בלתי אפשרי שלא להשוות בין השלווה הסטואית שבה יכולתי להתחפר מאחורי הבועה הענקית ב-R שלי למלחמה המתמדת במערבולות, לחץ אוויר ורעש מאחורי הפיירינג הזערורי של ה-748 או ה-999. אם לבולוניה הייתי תמיד מגיע רענן ומחייך, הרי שלבית הייתי חוזר עם תחושה שביליתי שעה בתוך מייבש כביסה. רוצים עוד ראייה לעד כמה פיירינגים של אופנועי ספורט הפכו למגוחכים? הביטו באיזה אופנוע שלא תרצו אשר משתתף במרוצי סופרבייק ותראו תמיד את חופות ה-DOUBLE BUBBLE, כלומר מוגבהות בהרבה ביחס למקור. נכון, הן נראות זוועה, אבל מספקות את מה שגם רוכבי מרוץ צריכים: מיגון אמיתי מהרוח ולא כזה כאילו.

כיום גוצי לא מפעילה יותר את מנהרת הרוח המפורסמת, אך דווקא חברת הקסדות הגרמנית שוברט ביצעה לאחרונה סדרת ניסויים מרתקת שממוקדת על התופעות של זרימה מאחורי חופת האופנוע, מהסיבה הפשוטה שקווי הזרימה הללו הם אלו אשר פוגעים בסופו של דבר בקסדה וגורמים לאי נוחות בנסיעה. אבל כדי להבין קודם עד כמה מורחים אותנו, הביטו בהיאבוסה שבתמונה אשר מסביבו צוירו בפוטושופ קווי זרימת עשן מאוד(!) אופטימיים (ובואו נעזוב לרגע את הרוכב שמביט בריכוז על מיכל הדלק ב-300 קמ"ש). בחלום! הציצו כעת בצילומים אמיתיים שבוצעו במנהרת רוח של שוברט ותוכלו לראות עד כמה מעט עוזר פיירינג ספורטיבי נוכחי (והמצב יהיה גרוע עוד יותר עם רוכב יותר גבוה). הפיירינג מצליח במקרה הטוב להסיט מעט את הזרימה מאזור החזה, אבל לא הרבה מעבר לזה. ולמה הפיירינג לא מצליח להסיט את האוויר בצורה יעילה? תחשבו מה קורה מאחוריו. לא קשה לדמיין שהאוויר הזורם ינסה תמיד למלא את החלל שמאחורי הפיירינג תוך פגיעה בקווי הזרימה החלקים שרואים בבירור בתמונה. מה ששם רואים פחות טוב הוא שהאוויר המנסה למלא את החלל שמותיר הפיירינג בתנועתו קדימה מתערבל לחלוטין. בתמונה מדובר באזור שבו העשן מתערבל לגמרי עד כדי יצירת אזור שלם אפור. צריכים הוכחה יותר מעשית? כאשר יוצא לכם לרכב עם תיק גב ב'הצלב' במקום לתת לו לנוח מאחוריכם, שימו אותו לפניכם על המכל ותוכלו לראות כיצד הוא מתחיל להתנפנף לכיוונים לא הגיוניים לחלוטין, לפעמים אפילו מנסה להתרחק מכם אל כיוון לוח השעונים. אלו פשוט מערבולות אוויר בפעולה. לא מיותר לציין שחבילות תוכנות הדמיה כבדות ומודרניות מסוגלות לתת ביטוי וירטואלי למערבולות המרכבות הללו.

למערבולות הללו יש כמובן השלכות לא חיוביות במיוחד. החל מזרמים שבאופן מוזר נכנסים לקסדה, אפילו מפתחה התחתון, ומציקים, דרך תופעת ה-BUFFETTING (מערכות מערבולות שמכות ומטלטלות) בתדירות קבועה, ועד ליצירת דציבלים של רעש שמעייף לאורך רכיבות ארוכות ומזיק לשמיעה. כן, כן, גם רעש הוא קריטריון למיגון רוח, ובהחלט יש הבדלים בין פיירינגים שונים בנושא הזה. אפרופו BUFFETING, אם הרכבתם פעם במושב האחורי, אולי שמתם לב למערבולות המעצבנות שיכולות לטלטל את הקסדה שלכם כמעט ללא שליטה. מערבולות 'פון קארמן', שנקראות על שם האווירודינמיקאי אשר גילה אותן, נגרמות מאותו ואקום שנוצר מאחורי גופים, במיוחד אם הם עגולים כמו הקסדה של הרוכב הקדמי. ראו את האנימציה המצורפת כדי להבין למה המורכבים שלכם מתלוננים כל כך.

https://www.youtube.com/watch?v=iGu7-jmfNZ8

מרגישים קצת יצירתיים? גם בלי גישה למנהרת רוח אפשר ללמוד על מערכות המערבולות המעניינות הללו ואולי אפילו לחשוב כיצד לפתור אותן. אם אתם רוכבים בכביש ריק יחסית במשהו כמו 100-120 קמ"ש, אפשר להוריד לרגע את יד שמאל מהכידון ולהשתמש בה כדי 'למפות' את הזרימה מאחורי הפיירינג, או לוח השעונים במקרה שאתם על אופנוע ערום. אם תתחילו את פעולת המיפוי מהקצה העליון של הקסדה ולאט לאט תנמיכו אל היד, (כאשר כף ידכם אופקית במרחק חמישה סנטימטר מהקסדה) תוכלו לחוש בקלות כיצד הזרימה שבאזור העליון שקטה וברורה, אבל מתחילה להתקלקל ולהתערבל כאשר יורדים עם היד כלפי מטה. רוצים המחשה עוד יותר ויזואלית? אם תחזיקו עם יד שמאל חוט צמר צבעוני (שקשרתם קודם לכפפה), תוכלו לראות הלכה למעשה את כיוון זרימת האוויר בכול נקודה ונקודה. לפני שאתם מסתלבטים על הפטנט המצחיק של מנהרת אוויר בגרוש, כדאי לדעת שזה אמצעי מקובל מאוד בבדיקות אווירידינמיות, רק שבשימוש המדעי שלו ממפים את האופנוע (או את המכונית) כולו בעשרות חוטי צמר שכאלה כדי לראות את התמונה הכוללת של התנהלות הזרימה סביבו.

אז האם באמת ייתכן שזהו – מקדמי גרר נמוכים באמת פשוט בלתי אפשריים באופנוע? מה היה רע כל כך באותו פיירינג יעיל של המוטו גוצי V8 בן השישים? חלק גדול מהאחריות על הצורות הלא יעילות בעליל מוטל על תופעת הטבע שנקראת רוח, או ליתר דיוק – רוח צד, כזו שנושבת בניצב לכיוון הנסיעה. תעשו חשבון טריגונומטרי פשוט: אם אתם רוכבים במהירות של 100 קמ"ש קדימה ויש רוח צד של 20 קמ"ש, פירוש הדבר שווקטור הרוח האפקטיבי הפוגע באופנוע הינו בזווית של עשר מעלות, שזו בערך הזווית המיטבית שבה כנף של מטוס יוצרת עילוי. לא במטוסים עסקינן, אבל אם נסתכל מלמעלה על אופנוע סופר אווירודינמי שדומה לחתך של כנף מטוס, הרי שבתנאים אלו, אותה כנף אנכית תייצר כמות עילוי צידי לא מבוטלת שהרוכב ירגיש מיד בתור כוח שמסיט את האופנוע. אם יצא לכם לרכב בנגב ביום עם רוח ניכרת, אתם ודאי מכירים את התופעה. כל המרכיבים אשר יכולים לשפר את מקדם הגרר של אופנוע כמו פיירינג ארוך, בולבוסי וגבוה, זנב שמתמשך מאחורי הרוכב והאופנוע ועוד, יחמירו בצורה ניכרת את הרגישות של האופנוע לרוחות צד. ולראייה, הסיבה העיקרית להוצאתם של פיירינגים ענקיים כמו זה של הגוצי V8 מחוץ לחוקת מרוצי הגרנד-פרי נבעה מלא מעט תאונות שאירעו כאשר האופנועים הללו נתקלו ברוחות צד חזקות. פלא שרויאל אנפילד מיושן יהיה הרבה פחות רגיש לרוחות צד מאשר היאבוסה היפר טכנולוגי?

אווירודינמיקה. נושא בעל משמעות גדולה עבורי. לפני עשרים וחמש שנה, הטור הטכני הראשון שלי במגזין מוטו ז"ל עסק באווירודינמיקה, אז אולי ראוי לסגור מעגל קטן?

כדי להתאפס על הקונטקסט שבו נכתב אותו טור ראשון, די אם נציין שהאופנועים החמים של אותם ימים היו דינוזאורים כמו ה FZR1000 או GSX-R1100/750, וקטגוריית ה-600 נולדה בסך הכל שנתיים קודם כן. הרבה מים וג'יפה זרמו בעמדות רחצת האופנועים מאז, וכמעט בכול תחום טכנולוגי שאפשר לדמיין הקדמה (שכבר אז נראתה לנו מאוד קדימה…) טרפה שוב ושוב את הקלפים. 600-ים של היום מפתחים הספקים של 1,000 דאז בזמן ש-1,000 של היום שוקלים כמו 600-ים של אז. שלא לדבר על כל האלקטרוניקה שהפכה את השליטה והרכיבה על כלים שנושקים ל-200 כ"ס לקלה יותר מאשר ריסון של 130 כ"ס 'חייתיים' של אז.

והנה, אם יש תחום אחד שבו לעניות דעתו של הטכנוקרט ממש לא הלכנו קדימה, ואם ארצה להיות מעצבן אז אפילו הלכנו אחורה, הרי שזוהי האווירודינמיקה של אופנועים. בואו נתחיל למשל מתת הנושא החשוב והיותר פופולרי של התנגדות האוויר, או במילים אחרות – הכוח העיקרי המעכב אופנוע בעת שהוא נוסע במהירות גבוהה בקו ישר. הפיירינג של ייצור אנכרוניסטי כמו R1100 היה הרי מין דבר שמנמן, נפוח וגמלוני, בזמן שהפיירינג של הדור האחרון של אופנועי הסופרספורט חד כמו סכין ונראה כאילו יחתוך את האוויר בוויש אחד תוך קציצת פרודות האוויר המעצבנות לפיסות קטנות. רק מה, את האוויר, מין ייצור פז"מניק שכזה, לא ממש מעניין אם הפיירינג החדשני פוסל על ידי איזה מעצב שהושפע באופן בלתי הפיך מצעצועי וסרטי טרנספורמר.

אם נפרק את נושא התנגדות האוויר לגורמים נמצא שדווקא הסיבה הראשונית – התנגדות האוויר הנוצרת כתוצאה משטח הפנים הכולל – הוא לא משהו שאפשר בכלל לשפר כל כך בקלות. שטח הפנים של אופנוע נובע בעיקרו מייעודו – סופרספורט, תיור, דו"ש, והתנוחה שבה הרוכב מקובע מכתיבה במידה רבה את השטח אשר 'מתנגש' באוויר. כיוון שאנחנו לא נעשים קטנים או נמוכים יותר, בתחום הזה לא צפוי שיפור, ואם מאוד מסקרן אתכם הרי שהמספרים ידועים למדי: לאופנועי סופרספורט אנחנו מדברים על אזור ה-0.6 מ"ר בזמן שאופנוע ספורט-תיור עם תנוחה די זקופה יכול להתקרב גם למטר רבוע שלם. כל עוד לא נאמץ שינויים קיצוניים בתנוחת הישיבה, המספרים הללו, שהם הבסיס לחישוב התנגדות האוויר, לא הולכים להשתנות. אבל מה לגבי הצורה שאנחנו נותנים לשטח הפנים הזה? כבר בראשית ימי התעופה היה מי שעשה מדידות וניסויים וראה מהר מאוד שאם על פלטה בשטח X נשים מעטה מעוגל מלפנים ומחודד מאחור, צורת הטיפה הקלאסית, הרי שהתנגדות האוויר של גוף כזה תהיה רק אחוזים בודדים מזו של הלוח המקורי.

ברוכים הבאים אם כן לקונספט של מקדם הגרר של גוף. בתחום האופנועים אף אחד לא מדבר עליו יותר מדי (תכף תבינו למה), אבל בתעשיית המכוניות זה נתון שמצוין לפעמים אפילו בנתוני המכונית. ככל שהמספר הזה יהיה נמוך יותר, פירוש הדבר שהגרר של הגוף לאחר שהוא נורמל לשטח שלו יהיה נמוך יותר. למי שלא אוהב הגדרות מדעיות, הרי שמקדם גרר, המכונה Cd (ר"ת Coeficient Of Drag), יודע להגיד עד כמה הגוף עליו אנחנו מדברים טוב מבחינה אווירודינמית.

כדי להתחיל להבין למה הטכנוקרט מאוכזב מהמצב העגום של אווירודינמיקה של אופנועים, בואו ניגש למספרים. מכוניות רבות כיום יכולות להתפאר במקדמי גרר של 0.3 וגם פחות. ואיפה אנחנו? לא בטוח שאתם רוצים לדעת… האופנוע בייצור סדרתי שנחשב לאווירודינמי ביותר שבנמצא הינו ההיאבוסה של סוזוקי, ובמקרה הטוב הוא יכול להתגאות במקדם גרר של 0.5, שזה מקדם גרר של משאית קלה או איזה טנדר דאבל קבינה. מכאן ואילך המצב עבור המתגלגלים על שניים רק מתדרדר. אפילו כלים אחרים שמהירות גבוהה היא די בקטע שלהם, כמו ה-ZX14 ולפניו ה-ZX12, מתדרדרים לאזור ה-0.6, מקדם גרר שאופייני גם לאופנועי סופרספורט.

מדוע זה קורה לנו ואיך זה שכל הצורות הסופר חדות (לכאורה) לא מצליחות להוריד את הגרר של אופנועים? נתחיל מהצד הקדמי, זה שפוגש את האוויר הנייח ומתנגש בו. יש לא מעט חילוקי דעות על ההסבר, אבל בדבר אחד אין ספק – דווקא חרטומים מעוגלים מאוד יוצרים גרר יותר נמוך מחרטומים חדים, ואם תנצלו את ההזדמנות שיש עכשיו לראות את אופנועי ה-MotoGP צבועים לגמרי בשחור בלי קשקושי צבעים שמקשים על הבנת הצורה, תוכלו לראות ששם, חזיתות פיירינגים הרבה יותר גמלוניות מכול מה שאפשר לראות באופנועי סופרספורט מייצור סדרתי.

אז חזית הפיירינג של כלי GP כמו הדזמוסדיצ'י או ה-M1 אמנם מתקרבות יותר לצורה מיטבית, אך הבעיה האמיתית של האופנוע נמצאת במתרחש כאשר הפיירינג נגמר! תחשבו על פלטה שטוחה שמנסה לפלח את דרכה באמצע האוויר, אשר גם אם נשים בחלק הקדמי שלה מין חרטום סופר מעוגל, הרי שמאחורי הפלטה ייווצר תמיד מין 'ריק' שכזה, או יותר נכון לומר אזור של לחץ נמוך אשר באופן מאוד פשוט מעכב את התנועה. אם במכונית קווי האוויר הזורמים סביבה נתמכים על ידי גוף הרכב, הרי שבאופנוע עם פיירינג ממוצע, מהרגע שהפיירינג מסתיים בערך בחצי האופנוע, אין שום תמיכה שכזו וקווי האוויר יוצרים מערבולות שמוצצות אנרגיה. אם תרצו, הסבר בהפוך על למה צורה קלאסית של טיפה היא זו שמייצרת את כמות הגרר הנמוכה ביותר. הקווים המתחברים בעדינות באזור שמאחורי נקודת שטח הפנים המקסימלי מאפשרים לקווי הזרימה לשוב ולהתחבר ללא הפרעה, ובדיעבד ליצור פחות התנגדות אוויר.

עד כמה דווקא הזווית של המשטחים בצד האחורי של הגוף משפיעה על הגרר אפשר ללמוד מהטריק הקטן שרוכבי גרנד-פרי רבים לומדים מניסויים שנעשים בתוך מנהרות רוח. שימו לב בשידורים השנה למה שהרוכבים עושים עם הישבן כאשר הם נכנסים לישורת הראשית של המסלול. מה שתראו לרוב הוא שהם מרימים אותו כלפי מעלה כדי למתן את הזווית של השיפוע אחורה של אזור הגב. אם הישבן יישאר במצבו המקורי, הרי שהשיפוע הגדול יותר באזור הגב של הרוכב יגרום להתנתקות של קווי הזרימה מעליו וייצור מערבולות מיותרות שמאטות את האופנוע.

אבל למרות חשיבותו הרבה, לא רק בנושא מהירות סופית כי אם גם בגלל ההשפעה של תצרוכת דלק ויכולת תאוצה במהירויות גבוהות, התנגדות האוויר של האופנוע הוא רק היבט אחד של אווירודינמיקה דו-גלגלית. המשך יבוא.

לחלק השני של הכתבה – לחצו כאן.