Какая из двух одинаковых моделей автомобилей, одна из которых кабриолет, расходует меньше топлива?

С точки зрения аэродинамики задняя часть автомобиля так же важна, как и передняя. В то время как передняя часть автомобиля рассекает воздух перед собой, задняя часть отвечает за возвращение воздуха в образовавшуюся перед ней пустоту.

Как видно на рисунке выше, когда воздух, обтекающий транспортное средство, достигает его задней части, за ним образуется небольшой вакуум, а также множество турбулентных потоков и вихрей. Этот вакуум увеличивает аэродинамическое сопротивление транспортного средства. Именно поэтому самолёты сужаются к задней части, чтобы уменьшить сопротивление в задней части самолёта. У меня нет источника, но я полагаю, что максимальный угол, под которым воздух может обтекать объект, прежде чем он отделится и создаст турбулентность, составляет 15°. Хотя это и уменьшило бы аэродинамическое сопротивление, сужение задней части автомобиля до точки было бы нецелесообразным и, возможно, немного опасным.

Эта проблема усугубляется в кабриолетах, так как последняя точка соприкосновения с воздухом находится в передней/средней части автомобиля, что создаёт турбулентность и приводит к сопротивлению воздуха по всей задней части автомобиля. Последняя точка соприкосновения с воздухом — верхняя часть лобового стекла — создаёт ещё больший вакуум, который приводит к сопротивлению воздуха, в отличие от седана на фото, у которого сопротивление воздуха начинается только после того, как он достигает высоты багажника.

Какие факторы оказывают наибольшее влияние на пробег?

Как указано в других ответах/комментариях, кабриолеты обычно тяжелее своих аналогов в кузове купе. Вес может быть обусловлен дополнительной прочностью, необходимой для повышения жёсткости шасси, которая теряется при снятии жёсткой крыши, а также дополнительным весом двигателей и гидравлических систем, необходимых для подъёма и опускания крыши.

Как отметил в комментарии пользователь Imre, коэффициент аэродинамического сопротивления (Cd, выраженный в виде отношения, поэтому не имеет единиц измерения) кабриолета может значительно меняться в зависимости от того, поднята крыша или опущена.

Давайте продолжим с примером автомобиля Имре: Mercedes-Benz E550 2011 года. Купе E550 весит 3720 фунтов (1690 кг), коэффициент аэродинамического сопротивления составляет 0,24, а расход топлива — 15 / 23 мили на галлон (в городе / на трассе). В то время как кабриолет E550 весит 4160 фунтов (1890 кг), его коэффициент аэродинамического сопротивления составляет от 0,28 до 0,38, а расход топлива — 15 / 19 миль на галлон.

По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), увеличение веса транспортного средства на 100 фунтов (45 кг) снизит топливную экономичность на 1–2 %. Теоретически разница в весе примерно в 400 фунтов приведёт к потере 1–2 миль на галлон. Кроме того, поскольку сила = масса × ускорение, избыточный вес должен сильнее влиять на езду в городе, так как именно там происходит наибольшее ускорение (в отличие от движения с постоянной скоростью по шоссе), хотя данные EPA этого не отражают.

Перефразируя Макса Шенкеля, технического специалиста General Motors по аэродинамике (источник), «изменение коэффициента аэродинамического сопротивления на 0,01 примерно соответствует увеличению экономии топлива на ... примерно на 0,2 мили на галлон» ... «при смешанном цикле движения по городу и шоссе». Если взять крайний пример с E550 Cabrio с активированной системой AirCap, то разница в коэффициенте аэродинамического сопротивления между купе и кабриолетом составляет 0,14, что вполне может объяснить разницу в расходе топлива на шоссе между этими двумя моделями.

Как правило, если вы едете с какой-либо скоростью, то поднятая крыша обеспечивает более экономичную аэродинамику, хотя лично я не заметил особой разницы ни в одной из своих машин. Тем не менее я не обращал особого внимания на расход топлива ни в одной из этих машин.

У современных кабриолетов расход топлива одинаков как с поднятой, так и с опущенной крышей. Однако версия автомобиля в кузове кабриолет обычно весит больше из-за дополнительного усиления, необходимого для жёсткости кузова при отсутствии жёсткой крыши. Это означает, что, например, VW Golf V 2.0 будет весить, скажем, 1400 кг, а VW Golf V 2.0 Cabrio — 1500 кг. Это значит, что ему придётся перевозить дополнительные 100 кг, что приведёт к увеличению расхода топлива.