База знаний
Статьи Trisystems

Как самостоятельно оценить аэродинамический эффект

Аэродинамика оказывает большое влияние на скорость, которую может развить спортсмен на велосипеде при определенной мощности. На дистанциях Ironman это может стать решающим фактором успеха. Триатлеты тратят много ресурсов, чтобы улучшить этот компонент за счет посадки на велосипеде и экипировки. Но как реально оценить влияние того или иного изменения на коэффициент сопротивления воздуха без тестирования в аэродинамической трубе? На сколько быстрее вы стали с новым шлемом или в новой посадке? В этой статье рассмотрим доступный способ оценки аэродинамики для спортсменов-любителей.


Аэродинамическое сопротивление

На велосипедном этапе триатлона 60–70% усилий тратится на преодоление сопротивления воздуха. Спортсмен с более обтекаемым профилем будет ехать быстрее, чем менее аэродинамичный соперник при тех же усилиях в ваттах. Для оценки аэродинамики используется показатель CdA, который рассчитывается как произведение коэффициента лобового сопротивления (Cd) и фронтальной площади (A). Чем ниже показатель CdA, тем меньше сопротивление воздуха. CdA на 80% зависит от размеров тела и его положения в пространстве, поэтому первый шаг к улучшению аэродинамики рекомендуется делать с настройки посадки. Хороший показатель CdA на ТТ велосипеде обычно составляет 0,2–0,22. Помимо CdA на скорость езды на велосипеде влияет коэффициент сопротивление качению шин (Crr). Даже тонкие дорожные шины могут иметь диапазон от 0,0025 до 0,005. Профессиональные спортсмены тратят тысячи долларов и несколько дней на тестирование различных позиций и экипировки в аэродинамической трубе в попытке количественно оценить и улучшить свой CdA, потому что даже небольшие изменения могут снизить CdA на 10%. Однако, если у вас есть измеритель мощности на велосипеде, то вы можете протестировать свою аэродинамику и довольно точно оценить CdA в полевых условиях.


Метод Чанга

“Метод Чанга”, названный в честь его изобретателя Роберта Чанга, является самым простым и эффективным способом проведения испытания на аэродинамическое сопротивление (CdA) в домашних условиях. Подробности расчетов и обоснование метода Роберт Чанг изложил в этом файле. Мы же рассмотрим практическую часть выполнения тестирования. Для него вам понадобятся весы, измеритель мощности, GPS — трекер и датчик скорости (необязательно, но желательно для большей точности измерений). Суть метода заключается в том, что вы равномерно проезжаете участок дороги около километра в одну сторону и обратно с целевым усилием, измеряя скорость и мощность. Важные условия проведения аэротеста:
  • не использовать тормоза;
  • оставаться в одном положении;
  • отсутствие проезжающих мимо транспортных средств;
  • безветренная погода, желательно не более 3 м/с;
  • участок без светофоров или других факторов, влияющих на равномерность движения.

Чем больше тестовых заездов для каждого изменения в посадке или экипировке вы сделаете, тем больше будет точность. Рекомендуется сделать минимум 3 испытания для каждой позиции. Для сравнения вклада в аэродинамику того или иного изменения начинайте тестирование с текущих настроек, а потом добавляйте изменения в посадке или оборудовании. После проведения тестовых заездов остается сделать расчеты.
Для облегчения этого процесса в программе Golden Cheetah есть раздел Aerolab Chunge Analysis, в который выгружаются файлы тестовых заездов, а также данные об общей массе гонщика и велосипеда, плотности воздуха (Rho) и коэффициент сопротивления качению (Crr). Плотность воздуха легко вычисляется с помощью калькулятора в разделе “Инструменты”, куда нужно внести показатели температуры и давления воздуха в месте проведения аэротеста. Для этого не обязательно иметь карманную метеостанцию, достаточно взять данные с любого метеорологического сайта, типа Windy. Коэффициент сопротивления качению (Crr) своих или подобных шин можно попробовать найти на сайтах с тестами, например, bicyclerollingresistance. Если вы не знаете точно Crr, введите значение 0,004 для гоночных или 0,005 для тренировочных шин. Даже если данные Crr не будут абсолютно верными, они дадут точку отсчета для оценки изменения показателя CdA с новыми шинами. Наглядно процесс работы с Aerolab Chunge Analysis показан в этом видео.


Aerotune

Несмотря на выполнение большинства вычислений в Golden Cheetah, расчет аэродинамического сопротивления в ней требует определенного опыта работы с этой программой. Онлайн-платформа Aerotune с простым и понятным интерфейсом поможет выполнить аэротестирование даже начинающему спортсмену. А приложение aeroAPP полностью автоматизирует процесс для владельцев велокомпьютеров Garmin. Вы просто едете по тестовому участку дороги, набирая мощность и скорость, и на основе этого программное обеспечение производит аэродинамические расчеты. В Aerotune вы легко сможете оценить и сравнить эффекты от той или иной аэродинамической оптимизации посадки и экипировки, которые вы вносите в профиле теста. С инструментами моделирования вы спрогнозируете влияние различных факторов на гоночные трассы, доступные по умолчанию или загруженные самостоятельно.


Практические замечания

Применимость теста. Измеряя скорость и мощность на тестовом участке, вы можете получить довольно точное представление об аэродинамике. Полевые испытания могут быть даже более практичными, чем испытания в аэродинамической трубе, поскольку учитывают механику езды в реальных условиях. Например, если вы обнаружите экономию 50 Вт в аэродинамической трубе, но не сможете увидеть те же результаты на трассе, то эта экономия не имеет практического значения.

Воспроизводимость теста. На практике нет такого понятия, как ”абсолютный” CdA, так же, как нет абсолютного FTP, он меняется изо дня в день. Однако соотношение между результатами аэротестов с одинаковыми настройками должны оставаться неизменными. Правильный тест должен быть воспроизводимым. Например, если в первый день настройка X выполняется быстрее, чем настройка Y, то так должно быть всегда, даже если значения CdA отличаются. Если это не так, то тесты проведены неправильно.

Баланс с мощностью. Важно учитывать показатель CdA в отношении производимых спортсменом ватт. Улучшение аэродинамики в новой посадке может привести к снижению мощности. В таком случае важно оценить причины и возможности ее восстановления. Зачастую это связано с включением новых, менее тренированных групп мышц. Это означает, что можно смириться с небольшой потерей мощности в пользу лучшего CdA, потому что это снижение можно компенсировать со временем на тренировках. Если же ограничение мощности в новой позиции связано с особенностями строения тела или на тренировках не удается вернуться к прежним показателям, то в Aerotune вы сможете оценить и выбрать оптимальный с точки зрения скорости на трассе вариант.