Насколько Аэро является Аэро?

Легко понять, что найти ответ на этот вопрос можно, другой вопрос, как это сделать, так как большинство из нас такими знаниями не обладают. К счастью, в веломире существуют такие люди как инженеры, чья работа как раз находить ответы на подобные вопросы.

Нам представилась замечательная возможность провести день в аэродинамической трубе A2 в компании инженера Specialized Марка Коти. Труба А2, младший брат AeroDYN, используется для тестирования небольших средств передвижения и велосипедов. Вдобавок, час аренды трубы стоит всего 390 долларов, а обслуживающие оборудование Майк Жиро и Дейв Салазар имеют непосредственный опыт тестирования велосипедов. И последний плюс. Собранные в трубе данные можно сразу сравнить, испытав велосипед на находящейся рядом кольцевой 2.3км трассе NASCAR Lowe?s Motor SpeedWay.

Для теста Марк пригласил Натана О?Нейла. Натан, восьмикратный чемпион Австралии в тайм-триале и опытный гонщик, выступавший по всему миру за европейские и американские команды. В настоящий момент он находится под 15месячным баном (который заканчивается 12 ноября 2008 года), за употребление аппетитного супрессанта аппетита Фентермина. Как бы там не было, его способности, опыт гонщика и работы в аэродинамических трубах делают его идеальным тестером.

Как это было

Тестирование в аэродинамической трубе является промышленным стандартом при тестировании компонентов на аэродинамику. Для идеального результата, требуется велосипедист способный сохранять постоянную аэродинамическую посадку во время педалирования. Конечно, можно тестировать велосипед и без гонщика, но здравый смысл подсказывает, что наличие спортсмена слишком сильно влияет на результат. Помимо прочего, поскольку аэродинамика сильно меняется, тестирование необходимо проводить при разных углах набегающего ветра.

К сожалению, полностью боковой ветер невозможно сымитировать в аэродинамической трубе, поскольку велосипед зафиксирован на паре роликов.

Тестирование на открытом воздухе также имеет смысл, поскольку речь идет о реальных условиях. Хотя для подобных тестов требуется учитывать значительно большее количество факторов и такая работа отнимает уйму времени. Даже если в вашем распоряжении идеально ровная дорога, точное измерительное оборудование, как система SRM и мобильная метеостанция, слишком сильный естественный ветер внесет в результаты существенные коррективы, что приводит к ошибкам.

Гонка за 70 ваттами

В конце июля Коти и его команда уже проводили серию сравнительных тестов классического шоссейного велосипеда Specialized Tarmac SL2 с колесами HED Bastogne и разделочного Specialized Transition с трехлопастными колесами HED3 Trispoke wheels и шлемом Specialized TT3.

В ходе тестирования, для точного результата, полученные в аэродинамической трубе данные сравнивались с уличными испытаниями на трассе Lowe?s Speedway и велодроме Ашвилья. В ходе испытаний гонщик несколько раз проезжал 1км и 10 мильную дистанции на постоянной скорости 40 км/ч. Тестерам исключительно повезло с погодой: общая погрешность уличных испытаний составила ничтожные 2%. Аналогичная ошибка для аэродинамической трубы не превысила 1%. Таким образом, тестирование на открытом пространстве подтвердило данные полученные в помещении.

Главный вывод уличного тестирования группы в июле. На средней скорости в 40км/ч, применение аэродинамических компонентов экономит гонщику от 60 до 70 ватт. Таким образом, когда для поддержания скорости в 40км/ч обычному велосипедисту необходима мощность в 280-290 ватт, полностью экипированный гонщик потратит всего 220 ватт. Что дает экономию в размере 22-24%. Другими словами, сев в аэродинамическую позицию на правильный велосипед, на каждом километре гонщик выигрывает дополнительные 9 секунд. 2 минуты и 14 секунд на отрезке в 16.1км. 5 минут 11 секунд в проехав 40 км. И уже совсем умопомрачительные 24 минуты и 58 секунд на зачетной дистанции Айронмэн в 180.2км. И еще одно сравнение. Замена велосипеда позволяет гонщику ехать на 4 км быстрее, при тех же энергозатратах.

В аэродинамической трубе экономия была еще более значительной: от 32 до 42%, в зависимости от угла ветра. Поскольку в реальных условиях потери велосипедиста от аэродинамического сопротивления составляют около 70%, 70% от 32-42% дают 22-29%, что весьма точно коррелирует с уличными 22-24%. Общее правило таково: чем сильнее угол лобового ветра отличается от направления гонщика, тем выше скорость. Эффект паруса в действии, если вы конечно сможете удерживать заданное направление.

Тестирование на трассе

Итак. Как нам подсчитать из чего состоит эта самая экономия 70 ватт? Что приходится на посадку, велосипед, щлем и колеса? Именно на эти вопросы мы и собирались ответить. Поскольку, на самом деле, влияние колес на скорость мы не тестировали, речь шла о делении примерно 60 ватт.

Тестирование Марк решил проводить на 5 конфигурациях:

1. Шоссейный Tarmac SL2 | Шоссейный шлем SWorks | Обычный руль
2. Шоссейный Tarmac SL2 | Шоссейный шлем SWorks | Обычный руль с лежаком
3. Шоссейный Tarmac SL2 | Разделочный шлем TT2 | Обычный руль с лежаком
4. Разделочный Transition | Шоссейный шлем SWorks | Разделочный лежак
5. Разделочный Transition | Разделочный шлем TT2 | Разделочный лежак

Каждый раз велосипед комплектовался комплектом колес Roval, Натан ехал в облегающем костюме с короткими рукавами, теплыми перчатками с длинными пальцами и теплыми отдельными рукавами. Масса гонщика и велосипеда составляла 83 килограмма.

Все пять конфигураций тестировались на двух кругах (4.6 км) кольца Lowe?s Speedway на скорости максимально близкой к 40 км/ч. На следующий день, тест был повторен в аэродинамической трубе. В ходе каждого теста, Майк Жиро ехал по кольцу на велосипеде со скоростью 32 км/ч, с измерителем скорости и направления ветра.

Хотя это и было ясное и солнечное ноябрьское утро, погода была не самой идеальной. Мы могли учитывать влияние меняющейся температуры и влажности, но ветер вносил свои коррективы. 

Конфигурация	Коэф. сопротивления	Скорость (км/ч)	Мощность (ватт)
1	0.310   4	0.1	306.6
2	0.267	40.27	268.6
3	0.256	40.38	261.0
4	0.264	40.17	262.9
5	0.230	40.05	229.0

В целом, хотя и не без ошибок, тенденция сохранялась: разница между шоссейной и полностью разделочной комплектацией составляла 77 ватт (около 25%). И как показали результаты, за половину этой экономии отвечала посадка. Что касается шлема, определить процент экономии из-за разных данных было сложнее. По нашим предварительным расчетам, разделочный велосипед с аэрошлемом должен для поддержания скорости 40 км/ч требовать 240 ватт, но не полученные в ходе тестов 263. Скорее всего, проблема была в калибрации системы SRM, чем ветре на трассе.

Тестирование в трубе

Тесты в трубе проводились под двумя углами (от 0 до 10 градусов). Приятная особенность выбранных конфигураций то, что мы имели два разных способа сравнения велосипедов и шлемов. Разница между разделочным и шоссейным шлемами составила 8.6 ватта или 9.4, в зависимости от типа прочих компонентов. Tarmac SL2 c лежаком и Transition показали 18.5 ватт и 19.3 соответственно. Применение лежака на шоссейной раме дало внушительные 29.4 ватта экономии, по сравнению с обычным рулем.

Конфигурация	Коэф. сопротивления	Скорость при затратах 278 ватт (км/ч)	Требуемая мощность для поддержания скорости в 40 км/ч (ватт)
1	0.3019	40.00	278.3
2	0.2662	41.65	248.9
3	0.2547	42.25	239.5
4	0.2427	42.90	229.6
5	0.2323	43.50	221.0

В ходе тестирования мы сэкономили 60 ватт. Июльские тексты показали 70 ватт, но поскольку в ходе того тестирования в максимальной конфигурации использовались аэродинамические колеса, мы полагаем, что разница в 10 ватт была достигнута именно за счет разных аэродинамических качеств Hed 3 Trispokes и Hed Bastogne. Поскольку различия между двумя сериями тестов заключались и в модели шлема и одежды, нам стоит быть осторожными в этом выводе: разница между аэродинамическими колесами дает дополнительные 10 ватт.

Ну и последнее. Попробуем переложить полученную экономию в ваттах на стоимость компонентов. 

	Стоимость компонента в $	Стоимость 1 ватта
Лежак	100-1200	3.30-40
Аэродинамический шлем	75-230	8.30-25.50
Разделочная рама	1000-10000+	50-500
Разделочные колеса	600-8000	60-800

Стоит ли овчинка выделки? Решать вам.