ระหว่างซีดานและแฮทช์แบค คันไหนกันแน่ ที่มีแอโรไดนามิคส์ดีกว่ากัน!? (Sedan VS Hatchback! Which one ha

​

คำถามนี้เป็นหนึ่งในคำถามยอดฮิตตลอดทศวรรษที่ผ่านมา เชื่อว่าผู้อ่านหลายๆท่านก็คงจะเคยสงสัยใคร่รู้ว่าความจริงมันเป็นอย่างไรกันแน่? เท่าที่ผ่านมานั้น ซีดานและแฮทช์แบคถูกนำมาเปรียบเทียบกันในหลายหัวข้อ ไม่ว่าจะเป็น ความคุ้มค่าและประโยชน์ใช้สอย สมรรถนะของรถ ความแข็งแรงของตัวถัง รวมไปถึงความสวยงามและดีไซน์ แต่น้อยครั้งนัก ที่จะมีการนำรถทั้งสองคันมาเปรียบเทียบในหัวข้อแอโรไดนามิคส์ แล้วทำไมต้องเปรียบเทียบแอโรไดนามิคส์ มันสำคัญขนาดนั้นเลยเหรอ? ใช่แล้ว แอโรไดนามิคส์ของรถยนต์นั้นมีความสำคัญมาก เพราะว่ามีผลกระทบโดยตรงกับสมรรถนะของรถ ความเร็วสูงสุดที่รถทำได้ อัตราบริโภคน้ำมัน และความสามารถในการทรงตัวของรถโดยเฉพาะเมื่อขับด้วยความเร็วสูง

Chevrolet Cruze : http://www.autosavant.com/2010/09/03/chevy-adds-5th-door-to-cruze-makes-the-car-attractive/​

สมมติว่ามีรถอยู่ 2 คัน ทั้งสองคันมีเครื่องยนต์เหมือนกัน ใช้เกียร์อัตราทดเดียวกัน มีระบบเบรคและระบบกันสะเทือนเหมือนกัน แต่รถคันหนึ่งเป็นบอดี้ซีดาน ส่วนอีกคันเป็นแฮทช์แบค เมื่อขับทดสอบแล้วปรากฎว่า รถทั้งสองคันให้ฟีลลิ่งที่แตกต่างกัน อัตราเร่งและความเร็วสูงสุดก็แตกต่างกัน อัตราบริโภคน้ำมันก็ไม่เท่ากัน คำถามก็คือ เพราะเหตุใดจึงเกิดความแตกต่างขึ้น? ในเมื่อเครื่องยนต์ก็เป็นเครื่องเดียวกัน ทำไมอัตราเร่งและอัตราบริโภคน้ำมันไม่เท่ากัน? ในเมื่อช่วงล่างเหมือนกันทำไมความสามารถในการทรงตัวจึงไม่เท่ากัน? เชื่อว่ามีผู้อ่านหลายท่านตอบในใจว่า "ก็น้ำหนักรถมันไม่เท่ากันไง" คำตอบนี้ถูกครับ แต่ถูกเพียงแค่บางส่วนเท่านั้น เพราะว่านอกจากน้ำหนักของรถที่แตกต่างกันแล้ว ยังมีอีกตัวแปรสำคัญอักตัวหนึ่งที่แตกต่างกัน นั่นก็คือ "การกระจายน้ำหนักของรถ" (Weight distribution) (การกระจายน้ำหนักของรถ หมายถึงน้ำหนักที่กระจายลงล้อแต่ละล้อ) ดังนั้น ถ้าซีดานและแฮทช์แบคทั้ง 2 คันนี้ถูกออกแบบให้มีน้ำหนักเท่ากัน และมีการกระจายน้ำหนักเท่ากัน ก็จะไม่มีความแตกต่างใดๆเลย ใช่ไหม!? คำตอบคือ... ไม่ใช่ครับ เชื่อหรือไม่ว่า ถึงแม้จะมีน้ำหนักรวมและการกระจายน้ำหนักเท่ากันแล้ว แต่อัตราเร่ง อัตราสิ้นเปลืองน้ำมัน ความสามารถในการทรงตัว ก็ยังแตกต่างกันอยู่ดี ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่า ยังเหลือแปรสำคัญอีกตัวหนึ่ง นั่นก็คือ "แอโรไดนามิคส์" รถซีดานและแฮทช์แบคมีรูปร่างที่ต่างกันทำให้มีแอโรไดนามิคส์ต่างกัน โดยเฉพาะที่ท้ายรถ (Rear-end) ดังนั้น แอโรไดนามิคส์ที่ท้ายรถนี่เองเป็นตัวตัดสินว่ารถซีดานหรือแฮทช์แบคกันแน่ ที่มีแอโรไดนามิคส์ที่ดีกว่ากัน? สรุปได้ว่า ปัจจัยที่ทำให้ซีดานและแฮทช์แบคมีสมรรถนะต่างกันนั้น ได้แก่ 1.น้ำหนักรวมของตัวรถ (Total weight) 2.การกระจายน้ำหนักของรถ (Weight distribution) และ 3.แอโรไดนามิคส์ของรถ (Aerodynamics) และในบทความนี้เราจะเปรียบเทียบในหัวข้อแอโรไดนามิคส์เท่านั้น

2011 Mazda 3 : 2011 Mazda 3 s sedan and hatchback photo​

ในการออกแบบรถให้มีแรงต้านอากาศต่ำนั้น (Low drag vehicle) นอกจากจะต้องมีรูปทรงปราดเปรียวเพรียวลมเพื่อให้อากาศไหลผ่านได้สะดวกแล้ว ยังต้องคำนึงถึงกระแสของอากาศที่ปล่อยออกมาทางด้านท้ายรถด้วย ปกติแล้วอากาศที่ปล่อยออกมาทางด้านท้ายรถ จะมีลักษณะเป็นลมหมุน (wake) ลมหมุนนี้เองเป็นตัวการทำให้แรงดันอากาศที่ด้านหลังของรถมีค่าลดลงอย่างมากหรือเป็นสุญญากาศมากขึ้น สุญญากาศที่เกิดขึ้นท้ายรถจะดูดรถไปทางด้านหลัง ทำให้เคลื่อนที่ลำบากขึ้น เราเรียกแรงนี้ว่า "แรงต้านอากาศอันเนื่องมาจากความดัน" (Pressure drag) (อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่บทความเรื่อง "อากาศพลศาสตร์ของรถยนต์") สาเหตุของการเกิดลมหมุนที่ท้ายรถนั้นเกิดจาก "การแยกตัวของอากาศ" (Flow separation) ทำให้เกิดการหมุนย้อนกลับ กลายเป็นลมหมุนซึ่งมีความเร็วสูง และกินพื้นที่ค่อนข้างกว้าง ยิ่งกว้างมากแรงต้านอากาศก็จะยิ่งมาก โดยพื้นที่ที่เกิดลมหมุนจะเรียกว่า "Wake region" เพราะเหตุนี้ ลมหมุนจึงเป็นปรากฎการณ์ที่ไม่ต้องการให้เกิดขึ้นหรือต้องการให้เกิดขึ้นน้อยที่สุดนั่นเอง (มีพื้นที่น้อยที่สุดนั่นเอง)

ปัจจัยสำคัญที่สุดที่มีผลกระทบต่อขนาดของลมหมุน (Wake region) คือ "จุดที่อากาศเริ่มแยกตัว (Flow separation point)" เนื่องจากอากาศมีคุณสมบัติเชิงกายภาพอันหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า "ความเหนียว (Viscosity)" ความเหนียวจะทำให้อากาศไหลติดไปกับพื้นผิวของรถ (ให้สังเกตการไหลของอากาศที่บริเวณหลังคา) เมื่อใดก็ตามที่ความเหนียวของอากาศไม่เพียงพอที่จะยึดอากาศให้ติดกับพื้นผิวรถ อากาศจะไม่สามารถไหลตามพื้นผิวของรถได้อีกต่อไป (No longer attached) ทำให้อากาศเริ่มไหลแยกตัวออกมาจากพื้นผิวรถ ซึ่งจุดที่อากาศเริ่มแยกตัวออกมานั้น เราเรียกว่า "Flow separation point" นั่นเอง รถหนึ่งคันจะมีจุดที่อากาศเริ่มแยกตัวอยู่ 2 จุด ได้แก่ จุดแยกตัวของอากาศที่ไหลด้านบนรถ และจุดแยกตัวของอากาศที่ไหลด้านล่าง (ความจริงแล้ว อาจจะมีจุดที่อากาศแยกตัวมากกว่า 2 จุด เช่น เกิดการแยกตัวที่ฝากระโปรงหน้า และที่หลังคาเป็นต้น แต่ในตอนนี้ขอกล่าวถึงเฉพาะการไหลของอากาศที่ด้านท้ายของรถ ซึ่งจะเกิดจุดแยกอากาศเพียง 2 จุด ดังที่ได้กล่าวไป)

100 Year-Old Aerodynamics Problem Solved: Could Increase MPG Dramatically​

เมื่อพิจารณาจากรูปด้านบน ระหว่างรถซีดานและรถแฮทช์แบค จะพบว่า สำหรับรถซีดาน จุดที่อากาศเริ่มแยกตัวทั้งสองจุดนั้นอยู่ใกล้กัน ทำให้เกิด Wake region น้อย ในทางตรงกันข้าม สำหรับรถแฮทช์แบคแล้ว จุดที่อากาศเริ่มแยกตัวนั้น อยู่ไกลกันมาก ทำให้เกิด Wake region มากกว่า เพราะเหตุนี้เอง แรงต้านอากาศของรถแฮทช์แบคจึงมีค่ามากกว่ารถซีดาน ดังนั้น "จุดที่อากาศเริ่มแยกตัว" นี่เอง เป็นคำตอบสำหรับคำถามที่ว่า ทำไมรถซีดานจึงมีแอโรไดนามิคส์ที่ดีกว่ารถแฮทช์แบค? ยกตัวอย่างเช่น 2011 Subaru Impreza WRX STI มีทั้งเวอร์ชั่นซีดานและแฮทช์แบค โดยเวอร์ชั่นซีดานนั้นมีค่า Cd = 0.35 ส่วนเวอร์ชั่นแฮทช์แบคมีค่า Cd = 0.37 ต่างกันอยู่ 2% ส่วนเรื่องความเร็วสูงสุดนั้น เวอร์ชั่นซีดานทำได้ 255 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เวอร์ชั่นแฮชทช์แบคทำได้ 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง[1] ถือว่าต่างกันไม่มากเท่าไหร่ แต่อย่าลืมว่าเวอร์ชั่นซีดานนั้นมีสปอยเลอร์หลังยกสูงขนาดใหญ่เป็นอาวุธลับ ประโยชน์ของมันคือสร้างแรงกดให้กับล้อหลัง เพื่อรักษาเสถียรภาพของรถในขณะขับด้วยความเร็วสูง ในขณะเดียวกันข้อเสียของมันก็คือสร้างแรงต้านอากาศให้กับรถ ถ้าเอาสปอยเลอร์ออก คาดว่า Cd น่าจะลดลงจาก 0.35 เหลือประมาณ 0.34 และจะสามารถทำความเร็วทะลุ 260 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อย่างแน่นอน!

Subaru Impreza WRX STI Sedan : 2011 Subaru Impreza WRX STI sedan front view
Subaru Impreza WRX STI Hatchback : New and Used Car Reviews & Auto-Industry News & LeftLaneNews​

สรุปได้ว่า ถ้ารถรุ่นเดียวกัน แต่อยู่ในบอดี้ต่างกัน เช่น Subaru Impreza ที่มีทั้งบอดี้ซีดานและแฮทช์แบค เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว บอดี้ซีดานจะมีแรงต้านอากาศน้อยกว่า เนื่องจากมีลมหมุนที่ท้ายรถ (Wake in rear-end) น้อยกว่า ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วจะทำให้ซีดานมีความเร็วสูงสุดมากกว่า มีอัตราการบริโภคน้ำมันที่น้อยกว่า และมีความเสถียรอันเนื่องมาจากแอโรไดนามิคส์ที่ดีกว่า (Aerodynamics Stability) แสดงว่าซีดานมีแอโรไดนามิคส์ที่ดีกว่าแฮทช์แบคใช่ไหม? ไม่ใช่ครับ อย่างที่ได้กล่าวไปแล้วในบทความเรื่อง "อากาศพลศาสตร์ของรถยนต์" ว่า การจะตัดสินว่ารถคันใดคันหนึ่งมีแอโรไดนามิคส์ดีหรือไม่นั้น ไม่สามารถตัดสินได้จากแรงต้านอากาศเพียงแค่อย่างเดียว เพราะว่ายังมีอีกหลายตัวแปรที่ต้องนำมาเปรียบเทียบกัน เช่น การระบายความร้อนของเครื่องยนต์และเกียร์ รวมไปถึงเสียงรบกวนจากลม ดังนั้น เราสามารถสรุปได้เพียงแค่ รถประเภทซีดานจะมีแรงต้านอากาศน้อยกว่ารถประเภทแฮทช์แบค

อ้างอิง (References)
[1] What's Hot

***ผู้เขียนขอสงวนลิขสิทธิ์ทั้งเนื้อหาภายในบทความรวมไปถึงรูปภาพประกอบของบทความนี้
ดังนั้น ห้ามเผยแพร่ส่วนหนึ่งส่วนใดหรือทั้งหมดของบทความนี้โดยไม่ได้รับอนุญาต
เนื่องด้วยรูปภาพประกอบบทความทั้งหลายนี้ ผู้เขียนได้ทำการขออนุญาตจากเจ้าของภาพอย่างถูกต้องแล้ว
ดังนั้นการนำไปเผยแพร่โดยไม่ได้รับอนุญาตจะถือว่าเป็นการละเมิดลิขสิทธิ์ของเจ้าของรูปภาพ อีกทั้งยังละเมิดลิขสิทธิ์ของผู้เขียนอีกด้วย

***หากต้องการนำไปเผยแพร่ ให้ขออนุญาตอย่างเป็นลายลักษณ์อักษรกับผู้เขียนผ่านทางอีเมล์ก่อนครับ ขอบคุณครับ (Email: [email protected])​