Примерные значения фактора обтекаемости kFнекоторых автомобилей

	ВАЗ-2107	ВАЗ-21099	ВАЗ-2110	ГАЗ-31029	ГАЗ-3110	ГАЗ-2705, 3221
kF	0,628	0,521	0,409	0,59	0,640	0,926
	ЛиАЗ-677	ГАЗ-3307	ЗиЛ-431410	МАЗ-5335	КамАЗ-5320	КрАЗ-5444
kF	2,99	2,31	2,41	2,50	2,88	3,00

На гладкой твердой поверхности дорожные сопротивления сводятся к сопротивлению качению. Его измеряют на стенде с беговыми барабанами большого диаметра. Оно создается внутренним трением в шине. Когда часть шины входит в контакт с дорогой, она сжимается, поглощая энергию, а потом, выходя из контакта, расправляется, возвращая энергию. Поскольку шина не является идеально упругим телом, отдается энергии меньше, чем было затрачено на деформацию. Эта разность и создает сопротивление качению. Оно определяется конструкцией шины и давлением воздуха в ней. В сопротивление качению вносят свой вклад перекачивание воздуха по шине, трение проскальзывания в пятне контакта шины с дорогой и трение в подшипниках ступицы колеса. Обычно принимают, что в реальном диапазоне скоростей движения современных автомобилей сопротивление качению не зависит от скорости. Фактически это не так: с ростом скорости сопротивление качению несколько возрастает (рис. 3).

Все сказанное относилось к движению по гладкой дороге. Однако даже на хорошей асфальтобетонной или цементобетонной дороге имеются неровности. Они могут быть плавными или ступенчатыми. В первом приближении реальную дорогу можно представить синусоидой с разной частотой и амплитудой неровностей. Когда частота неровностей мала, т. е. длина волны велика, весь автомобиль движется, поднимаясь и опускаясь. При меньшей длине волны автомобиль, в силу своей инерции, не успевает отследить микропрофиль дороги и движется почти горизонтально. Зато колеса вынуждены катиться по этим неровностям, меняя свое положение относительно кузова автомобиля. При этом возникает ряд дополнительных сопротивлений. Прежде всего, это сопротивление, вызванное удлинением пути колеса по сравнению с путем автомобиля: колесо едет по синусоиде, а автомобиль перемещается параллельно ее хорде. Дополнительный путь колеса увеличивает затраты энергии на качение. Далее, поднимаясь на неровность, колесо преодолевает сопротивление движению на подъем и испытывает дополнительные радиальные деформации, что увеличивает потери энергии в шине. При этом происходит дополнительная деформация упругого элемента подвески – пружины или рессоры. Возникают дополнительные потери на внутреннее трение в упругом элементе. Если это многолистовая рессора, происходит взаимное скольжение концов листов друг по другу, вызывающее потери на сухое трение в точках скольжения. Наконец, при деформации упругого элемента вступает в работу амортизатор. Функция амортизатора состоит в том, чтобы гасить колебания. Делает он это, превращая в тепло кинетическую энергию жидкости, перетекающей из одной полости амортизатора в другую через калиброванные или перекрытые клапанами отверстия. Все это создает потери энергии, т. е. порождает дополнительное сопротивление движению автомобиля. Когда скорость мала, ускорения вертикальных перемещений колеса невелики, оно успевает приподнимать и опускать подрессоренную массу. Чем выше скорость, тем сильнее сказывается инерция подрессоренной массы, тем больше оказываются перемещения колес относительно кузова, тем больше дополнительные сопротивления.

Микронеровности дороги, определяющие ее шероховатость, также влияют на сопротивление качению, поскольку в пятне контакта шины с дорогой имеются зоны проскальзывания. В этих зонах шашки протектора скользят по дороге, происходит сухое трение, вызывающее потери энергии. С первого взгляда кажется, что чем больше шероховатость, тем выше коэффициент сцепления, тем меньше зоны скольжения. На самом деле это не так. Сцепление шины с чистой сухой дорогой создается за счет адгезии, т. е. сил молекулярного взаимодействия. Чем больше площадь контакта, тем больше эти силы, тем выше сцепление. На шероховатой дороге площадь контакта уменьшается.

Эти вопросы подробно описаны в книге Говорущенко Н.Я., Туренко А.Н. "Системотехника транспорта", ч. 1, с. 124-181.

Итак, коэффициент суммарных дорожных сопротивлений можно представить как сумму основного коэффициента сопротивления качению и коэффициента, учитывающего перечисленные дополнительные сопротивления:

.

На хорошей дороге коэффициент f_ДОП близок к нулю, на дорогах с неровностями может превышать основной коэффициент f_O в 2...3 раза.

Экспериментальные значения коэффициента суммарного дорожного сопротивления для разных дорожных покрытий:

Асфальтобетонное покрытие:	Каменная мостовая 0,023…0,030
в хорошем состоянии 0,014…0,018	Грунтовая дорога:
в удовлетворительном 0,018…0,020	сухая, укатанная 0,025…0,035
Гравийное покрытие 0,020…0,025	после дождя 0,050…0,150

Современные шины заметно снижают сопротивление качению f_O – у легковых шин оно в среднем 0,009, у грузовых 0,006...0,007.

На грунтовых дорогах в твердом состоянии картина качения колес почти такая же. На деформируемых дорогах (увлажненный грунт) энергия движения затрачивается, в основном, на образование колеи и на преодоление сил трения колес о стенки колеи, сопротивления грунта срезу и сил прилипания грунта. Скорости движения на таких дорогах невелики, поэтому остальные составляющие оказываются пренебрежимо малыми.