W obecnym czasie, w przemyśle samochodowym coraz większą rolę odgrywa aerodynamika. Wynika to z dwóch kluczowym potrzeb. Pierwszą z nich jest redukcja zużycia paliwa, drugą – ograniczenie emisji szkodliwych substancji. Jakie czynniki wpływają na rozkład ciśnień powietrza wokół auta oraz jak projektanci łączą tę funkcję z pozostałymi oczekiwaniami klientów? Odpowiedź na te pytania znajdziecie w artykule.
Jak aerodynamika wpływa na pojazd?
Im słabszy opór powietrza, tym mniej energii auto potrzebuje do poruszania się. Wpływa to m.in. na przyśpieszenie samochodu, prędkość maksymalną oraz wygłuszenie nadwozia. Jednostką miary tej zależności jest współczynnik oporu powietrza. Dokładniej, jest to wartość określająca opór pojazdu, podczas jego ruchu w powietrzu atmosferycznym. Wartość wskaźnika przede wszystkim pozwala określić wpływ oporu na efektywność paliwową (obniżenie Cd o 0,01 przy prędkości 130 km/h zmniejsza spalanie o 0,1 l paliwa na 100 km).
Zatem jak obliczyć opór powietrza pojazdu?
Opór powietrza = prędkość samochodu w m/s2 x pole powierzchni czołowej x bezwymiarowy współczynnik oporu powietrza x ½ gęstości powietrza.
Współczynnik oporu powietrza dla typowych aut osobowych wynosi w granicach 0,4 – 0,5, podczas gdy dla aut wyścigowych potrafi być nawet ok 0,25-0,3, a w przypadku ciężarówek wartość ta osiąga nawet 0,8 i 1. W przypadku bolidów Formuły 1, gdzie aerodynamika jest szczególnie ważna współczynnik oporu jest nieco wyższy niż nam się wydaje, bo w okolicach nawet 0,7 i 1,1, lecz z racji niewielkiego pola czołowego siła oporu powietrza ostatecznie jest mniejsza.
Jakie czynniki wpływają na aerodynamikę pojazdu?
Okazuje się, że jeśli chodzi o opór aerodynamiczny to najważniejszy jest tu kształt samochodu. Eksperci od aerodynamiki pojazdów od lat starają się połączyć typ nadwozia z powierzchnią czołową tak, aby opór był jak najmniejszy, nie tracąc przy tym na aspektach wizualnych i wygodzie kierowców.
Projektując samochody, specjaliści dbają o ich aerodynamikę. Biorą przy tym pod uwagę dwie miary, informujące o ich sile opływowej. Jest to siła oporu pojazdu oraz siła nośna. Warto pamiętać, że siła nośna, choć im wyższa, tym dla aerodynamiki lepsza, to przy wyższych prędkościach może prowadzić do poślizgu pojazdu. Aby temu zapobiec, jest ona zazwyczaj ograniczana, a w przypadku samochodów, których celem jest osiągnięcie jak największej prędkości, zmienia się jej zwrot. Zapewnia to docisk do podłoża, czyli większą stabilizację. Przy projektowaniu samochodów z niskim współczynnikiem powierzchni czołowej, pomaga odpowiednie ukształtowanie elementów nadwozia i podwozia. Jak więc widać po ilości czynników inżynierowie projektujący auta mają nie lada wyzwanie.
W przypadku nadwozia nacisk kładziony jest na pokrywę silnika oraz jej krawędź, sposób przejścia z płaszczyzn maski na płaszczyznę szyby czołowej oraz przejścia z szyby czołowej na płaszczyznę dachu oraz szyb bocznych. Nie bez znaczenia pozostaje również sposób zakończenia nadwozia, jego wysokość czy kształt, wielkość lusterek bocznych.
W jakich samochodach aerodynamika jest najlepsza?
Ze względu na szereg rozwiązań, które na bieżąco wprowadzają specjaliści ds. aerodynamiki pojazdów, nie ma jednego rodzaju gwarantującego dobrą siłę opływową. Można za to kierować się typem nadwozia, które często wpływa na nią znacząco. Zdecydowanie mniejszy opór obserwowany jest wśród samochodów typu sedan, coupe czy hatchback. Dużo większy opór stawiają niestety popularne teraz SUV-y oraz rodzinne vany i minivany. Za to najlepszą aerodynamiką charakteryzują się pojazdy opływowe, nisko zawieszone i niewielkich rozmiarów. Pod tym kątem prym wiodą samochody wyścigowe i bolidy Formuły 1 z niewielkim polem czołowym
Kupując nowy samochód, mamy wiele oczekiwań. Chcemy, żeby dobrze wyglądał, był jak najbardziej nowoczesny, wygodny, bezpieczny, ale i stosunkowo tani w eksploatacji. Dlatego, podczas wyboru „auta marzeń” polecamy sprawdzić jego aerodynamikę. Może się okazać, że ta informacja znacząco wpłynie na naszą decyzję o zakupie. A jest to również istotne w kontekście późniejszego spalania paliwa, czy stabilności prowadzenia pojazdu.