مقدمة: مساهم دراغ الصامت

وقد كانت هذه المركبات تشكل منذ وقت طويل حجر الزاوية في هندسة السيارات، مما يؤثر مباشرة على كفاءة الوقود، والاستقرار السريع، وراحة الركاب، وفي حين أن الصناعة قد قطعت شوطا كبيرا في توفير هياكل أساسية من المركبات، وتترجم إلى أقصى حد ممكن، وتضع أجهزة مكوكات متحركة، وتحسن خطوط السقف، فإن أحد المكونات كثيرا ما يتلقى اهتماما أقل مما يستحقه: المرآة الجانبية، ولكن الإضافة السيئة إلى جانبية.

وتستكشف هذه المادة مدى تأثير التكنولوجيات الجانبية للمقاييس الجيولوجية والتكامل بل وحتى التكنولوجيات البديلة الناشئة على الديناميات الهوائية للمركبات عموما، وسنقوم بكسر فيزياء التدفق الجوي حول المرايا، وندرس تطور التصميم في العالم الحقيقي، ونتطلع إلى نظم قائمة على الكاميرا يمكن أن تجعل المرايا التقليدية عتيقة، وفي النهاية سيكون لديك صورة واضحة عن سبب وجود تصميم للمرآة الجانبية بعيدا عن النسيج الكوني بعد التفكير.

فيزياء تدفق الهواء حول مراير الجانب

كيف يخلق المرايات الجانبية دراجة

وعندما تتحرك المركبة إلى الأمام، يجب أن يتدفق الهواء حول جسمها، ومن الناحية المثالية، يظل تدفق الهواء مربوطا بالسطح، ويقلل من الاضطرابات، ويتكون من مناطق منخفضة الضغط، ويقطع الجانب، بحكم طبيعته، هذا التدفق السلس، ويمتد إلى المجرى الجوي، ويخلق تفاوتا في الضغط بين سطحها وسطحها الخلفي، وينتج عن هذا الفرق في الضغط الارتفاعي الذي يشكل العنصر الغالب في مقاومة الارتداد.

ويتوقف حجم الجر على عدة عوامل: المنطقة الأمامية للمرآة، وشكلها المتعدد القطاعات، وشعوب أطرافها الرئيسية، ومدى ترابطها بسلاسة مع الباب أو العجلة، ويمكن للمرآة الحادة والزاوية أن تتسبب في فصل التدفق المبكر، وزيادة حجم الايقاظ، وبالتالي جره، وعلى العكس من ذلك، فإن المرآة المطمئنة بعناية تشجع على التدفق على نحو أكبر على طول جسدها، مما يقلص من نطاق الايقاظ.

توربلنس وفورتكس شيدينغ

وبالإضافة إلى السحب البسيط، تؤدي المرايا الجانبية أيضا إلى اضطراب يمكن أن يتداخل مع أجزاء أخرى من السيارة، ويمكن أن تتحول المرآة إلى زجاج الباب، مما يخلق أصواتا مائلة بل ويؤثر على تدفق السيارة من خلفها، كما أن المركبات ذات المرايا الكبيرة مثل الشاحنات الملتقطة والسيارات ذات الرؤوس الشمسية، واللافتات الدالية من المرايا يمكن أن تتفاعل مع التدفق المرئي أو السائل المائل.

تصميمات الميرار الحديثة التقليدية

The Bulky Era: Rectangular and Dished Mirrors

وقد كانت المرايا الجانبية تعمل على نحو محايد طيلة عقود، وكثيرا ما تكون مصممة على أنها مساكن استجمامية بسيطة مثبتة على ملاحق، وهذه المرايا " المميتة " تمثل وجها كبيرا ومسطحا نحو تدفق الهواء الوافد، مما تسبب في حدوث جر ضغط كبير، كما أن الزوايا الحادة والفجوات الكبيرة بين المرايا والباب قد أحدثت اضطرابات إضافية، وفي كثير من المركبات القديمة، كانت المرايا أيضا قد أحدثت ثغرات في آليات التكيف اليدوي، مما أدى إلى حدوث زيادة في تدفق الهواء.

الثورة الأيرودينامية: Teardrops and Winglets

وبدأ صناع السيارات تطبيق مبادئ الأيرودينامية على تصميمات مرارة في الثمانينات والتسعينات، وقد أصبح شكل المسيل للدموع، مع جبهة ممزقة وخلفية مائلة، معيار الذهب، وبتبسيط قذيفة المرايا، قلل المهندسون من جر الضغط وتأخر انفصال التدفق، وكثيرا ما تتضمن المرايا الحديثة ملاحقات ضيقة تلحق بالباب بأقل قدر من التعويض، مما يقلل من السحب من التداخل.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك استخدام تصميم " منقوش " للمرآة، حيث يكون للمسكن المرايا مكان عمودي أو سطح متين يرشد الهواء حول الزجاج ويقلل من قوة دوامة الدرب، ويمكن لهذه الابتكارات أن تقلل من مساهمة المرآة في إجمالي القاع بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة مقارنة بالجرذية الأساسية التي ترسمها البيض.

المجوهرات القابلة للسحب

وهناك العديد من المركبات الحديثة التي تُظهر مرايا تُطوي الطاقة وتُثبت في متوقفات السيارات، بينما يُخدم هذا أساساً ملاءمة السيارات والحماية، فإنه يخفض أيضاً المنطقة الأمامية للمركبات أثناء التخزين، بل إن بعض النماذج ذات النوايا العالية لها مرايا تتراجع تلقائياً بسرعة عالية لتخفض من الجر، رغم أن هذا أمر نادر بسبب متطلبات الرؤية التنظيمية، كما أن الاتجاه نحو الحد الأدنى من الكبسات المروية، وأحياناً مع إشارات مدمجة، وضوءة، يساعد أيضاً على مواجهة الخطوط الأمامية.

تحديد كمية الأثر: كفاءة الوقود، الاستقرار، الضوضاء

المكاسب الناتجة عن زيادة كفاءة الوقود من مرّات إيرو

وكل تخفيض في الجر يترجم مباشرة إلى انخفاض استهلاك الوقود، فالعلاقة ليست خطية: فبسرعات أعلى، تزداد قوة الجر مع مربع السرعة، فبالنسبة لسيارات الركاب العادية التي تسافر بسرعة 70 مترا، يمكن أن يؤدي تخفيض السحب بنسبة 10 في المائة إلى تحسن في اقتصاد الوقود، حيث أن المرايا الجانبية تمثل نحو 2 إلى 5 في المائة من مجموع المركبات التي تسحب، فإن تحقيق الحد الأمثل لها وحده قد يوفر وفورات في الوقود بنسبة 0.2 إلى 0.5 في المائة.

وبالنسبة للمركبات الكهربائية، فإن الحد الأدنى من الجر يعني مداً ممتداً، فقد استثمرت تيسلا، على سبيل المثال، كثيراً في تصميمات المرايا الهوائية، كما أن بعض نماذجها توفر " غطاء جوي " اختيارياً يزيد من سلاسة المآوي، كما أن الجيل الثاني من نيسان ليف قد برز أيضاً أشكالاً متطورة بشكل فرعي لتحقيق أقصى قدر من الطرق السريعة.

الاستقرار في السرعة

إن الاستقرار الهوائي هو أكثر من مجرد جر، ويمكن للمرايا الجانبية أن تؤثر على القوى الأفقية واللحظات الصاعقة، وقد تؤدي المرايا المصممة بطريقة سيئة إلى رفع غير متناظر أو قوى جانبية عندما تصطدم المركبة بزوغات، مما يجعل من الصعب على السائق الحفاظ على مسار مستقيم، وتخفض المرآة المائلة التي تنتج قدرا أقل من الاضطراب في القوة الجانبية، وتسهم في تحقيق استقرار أعلى مستوى من سرعة.

تخفيض عدد الوحدات

والضوضاء على الرياح مصدر رئيسي للراحة، والمرايا الجانبية هي مصدر رئيسي، إذ أن تدفق الهواء المفاجئ حول المرايا يخلق تقلبات ضغط تنقل عبر الزجاج وختم الباب كضوضاء، كما أن تصميمات المرايا الهوائية ذات المواسير السلسة، وتقليص الفجوات، وملامح الضوضاء الضجة (مثل السياج الصغير أو المولدات الدوافعية) يمكن أن تقل كثيراً في ضوضاء الرياح الداخلية.

نظم ميرا ذات القاعدة المغلقة

أما أكثر المظاهرات تطرفاً من المرايا الجانبية التقليدية فهي استخدام الكاميرات والعرضات الداخلية، وفي الإنتاج، كان الـ(أودي إينيترون) (التي حلت محلها الفئة " Q6 " ) من بين أول مقاييس سوقية متطورة لتقديم مرايا جانبية اختيارية، كما أن شركة هوندا (e) وشركة " ليكسوس " الأوروبية " (LXLmarkets) اعتمدت نظما للكاميرات) وهي تُحل محلّتُّتُّتُ محلّتُّتُّتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُتُت

غير أن نظم مرايا الكاميرا تأتي بتحديات: يجب أن تستوفي المعايير التنظيمية الصارمة في مجال النظر، والتساهل، والموثوقية في جميع الأحوال الجوية، كما يبلغ بعض السائقين عن منحنى للتعلم عند التكيف مع عرض لا يكون على نفس مسافة الوصل التي تفصل المرآة التقليدية، وعلى الرغم من هذه العقبات، فإن الفوائد الهوائية لا يمكن إنكارها، ومع تحسن تكنولوجيات التصوير والعرض، فمن المرجح أن يزداد اعتماد نظام إدارة المعلومات والاتصالات.

الإشارات المتكاملة للتحول والإضاءة

وكثيرا ما تدمج المرايا الحديثة أجهزة إعادة إرسال الإشارات، وأضواء العلامات الجانبية، والمصابيح، وبينما تزيد هذه الإضافات تعقيدا، يمكن للمصممين أن يرسموا مبان خفيفة لمساعدة تدفق الهواء، مثلا، يمكن أن يتضاعف شريط السائل المميت كجهاز إطفاء للتدفق، مما يقلل من الانقضاض خلف المرآة، كما أن وضع الضوء الدقيق يمكن أن يقلل من جر الطفيليات من المنطقة السطحية الإضافية.

الديناميكية الهوائية النشطة في ميرور

وقد طُبقت العناصر الأيرودينامية النشطة التي تتغير شكلها أو موقعها على أساس السرعة على مرايا جانبية في المركبات المفاهيمية، مثلاً، يمكن للمرآة أن تتحول إلى الداخل بسرعة عالية، مما يقلل من منطقة الجبهات الفعالة، وبصورة أكثر عملية، فإن بعض السيارات الكمالية تبرز انعكاسات تسخن أو تهتدي في الترددات فوق الصوتية إلى الجليد والماء، ولكن لا تزال الأشكال النشطة للتغير.

مبيدات الفلور المحوسبة في تصميم الميرور

ويتوقف تطور المرايا الحديثة اعتماداً كبيراً على محاكاة الـ ديوان الـ دي، ويقوم المهندسون ببناء نماذج مفصلة للمرآة وألواح الجسم المحيطة بها، ثم تجري عمليات محاكاة لتصوير مواقد الضغط، وترشيد هياكل الدوافع، وتتيح هذه المحاكاة وحدها سرعة التكرار: إذ يمكن تقييم عشرات الأشكال المرايا في جزء من الوقت والتكاليف اللازمة لاختبار التدفق الريحي.

وقد كشفت المؤسسة أنه حتى الفجوة بين قاعدة المرآة والباب لها تأثير قابل للقياس، ويمكن أن تعمل الفجوة المصممة جيداً كقطعة تنزف الهواء عالي الكساد من الجبهة إلى المنطقة المنخفضة الكساد، مما يقلل من الجر، وعلى العكس من ذلك، فإن وجود فجوة ضعيفة في الموقع يمكن أن يخلق طائرة تُشعل الصمامات ويزيد من الجر، وبعض أجهزة السيارات تصمم الآن المرآة التي تُستخدم في شكل قناة صغيرة.

نتائج النفقات العالمية

ويظل اختبار الأنفاق الريح هو معيار الذهب للتحقق من تصميمات المرايا، وفي بيئة خاضعة للمراقبة، يمكن للمهندسين قياس الفرق في الجر بين مركبة ذات مرايا إنتاجية وأخرى ذات نماذج أولية متقنة، وعلى سبيل المثال، أظهرت دراسة أجراها مجلس البحوث الوطني الكندي أن استبدال مرآة مائلة باختبارات " مرارة " مبسطة قد أدى إلى خفض حجم الاقتصاد الكامل في مركبة وقود بنسبة 0.008 في المائة، وهو ما يعادل تحسين بنسبة 0,5 في المائة.

الاعتبارات التنظيمية

وتخضع عملية تصميم المرايا الجانبية لأنظمة السلامة التي تحد من عدد المصممين الذين يمكن أن يتقلصوا أو يعيدوا تشكيل المرايا، وفي الولايات المتحدة، يُحدد معيار سلامة المركبات الاتحادي 111 الحد الأدنى من متطلبات النظر والأبعاد المروية، وتُسند اللوائح الأوروبية للجنة الاقتصادية لأوروبا أيضا بعض المنحنىات والمواقع المتصاعدة، وكثيرا ما تمنع هذه الأنظمة من اعتماد مرايا صغيرة جدا أو ذات حجم متدفق، تقدم أفضل مرآة.

المستقبل: هل سيختفي المراير التقليدية؟

ويتسارع الاتجاه نحو مرايا الكاميرات، ولكن الاعتماد الواسع النطاق يواجه عقبات: التكلفة، وقبول المستهلك، والمواءمة التنظيمية، والحاجة إلى تصميمات إضافية من حيث السلامة، ويتوقع بعض المحللين أن يتم بحلول عام 2030 توفير نسبة كبيرة من المركبات الكمالية والكهربائية الجديدة بنظم مرآة اختيارية، وقد يستغرق اعتمادها في الاتجاه الرئيسي وقتا أطول، ولكن الفوائد الميكانيكية ستكون واضحة.

وثمة إمكانية ناشئة أخرى تتمثل في إدماج " ليدار " وأجهزة استشعار أخرى في مآسي يمكن أن تحول المرايا إلى أجهزة استشعار متعددة الوظائف، وفي حين أن هذا يزيد من الوزن والتعقيد، فإنه يتيح أيضا فرصة لإعادة استخدام عقار المرآة من أجل إبرازها واستقلالها، وسيلزم إدارة التأثير الجوي لهذه المرايا المجهزة بأجهزة الاستشعار.

خاتمة

إن المرايات الجانبية هي جزء صغير ولكن هام من الألغاز الهوائية، إذ أن تصميمها يتطرق إلى المبادئ الأساسية للديناميات السوائل، ومراقبة الضوضاء، وسلامة المركبات، وفي حين أنه لا يمكن القضاء عليها كلياً من جميع المركبات، فإن الصقل المستمر لأشكال المرايا، والتحول النهائي إلى نظم للتذكير - يجعل من الممكن إجراء تخفيضات كبيرة في الجر، مما يؤدي إلى تحسين اقتصاد الوقود، وطول نطاق الأشعة، وتركيب المتواضع.

Further Reading and Sources