Opór powietrza

Już w latach 20. XX wieku odkryto, że samochód nie tylko porusza się po podłożu, lecz także w powietrzu. Jednak dopiero po II wojnie światowej zaczęto projektować nadwozia z uwzględnieniem ich aerodynamiki.

W 1919 roku Paul Jaray wykorzystał po raz pierwszy tunel aerodynamiczny firmy Zeppelin do badania oporu powietrza. Teoretycy aerodynamiki zaczęli konstruować optymalne kształty nadwozia, stawiające jak najmniejszy opór powietrzu. Wówczas odkryto zależność, że: A=C x F x V2, gdzie A jest siłą oporu aerodynamicznego, C - bezwymiarowym współczynnikiem kształtu nadwozia, F - powierzchnią czołową nadwozia, a V - prędkością pojazdu. Projektanta nadwozia interesuje najbardziej opór aerodynamiczny, od którego zależy zużycie paliwa i poziom hałasu we wnętrzu auta.

Na wielkość oporu aerodynamicznego mają wpływ cztery czynniki: gęstość powietrza, powierzchnia czołowa F, prędkość jazdy V oraz współczynnik oporu powietrza C, określany też jako Cx. Jest logiczne, że gęściejsze powietrze stwarza większe opory. Podobnie jak ograniczenie powierzchni czołowej - im jest ona mniejsza, tym lepiej. Dlatego w latach 80. pojawiły się gięte szyby boczne umożliwiające zwężenie górnej części nadwozia.

Ważny wpływ na wielkość oporu ma także prędkość pojazdu. Im większa prędkość, tym opory rosną, jednak wcale nie wprost proporcjonalnie. Jeżeli prędkość zwiększymy dwukrotnie, opór wzrośnie czterokrotnie. Dlatego przy szybkiej jeździe autostradą rośnie zużycie paliwa.

Nieco inaczej jest ze współczynnikiem oporu powietrza Cx, który w latach 80. XX wieku wielu producentów wykorzystywało do reklamy swoich samochodów. W 1982 roku świat obiegła wiadomość, że Audi 100 ma rewelacyjnie niski współczynnik Cx wynoszący 0,30. Propaganda okazała się skuteczna, bowiem mało kto pamiętał, że Saab z... 1947 roku miał identyczny współczynnik.

Obniżenie współczynnika Cx o 3% powoduje zmniejszenie zużycia paliwa o 1%. A zużycie paliwa w dzisiejszych czasach ma wielkie znaczenie marketingowe i nie tylko. Współczynnik Cx pokazuje, w jakim stopniu powietrze prześlizguje się po nadwoziu i pod nim. Chodzi o to, by nie dopuścić do powstawania zawirowań, które hamują pojazd. Ponieważ współczynnika Cx nie można wyliczyć komputerowo, pozostaje metoda empiryczna, czyli żmudne badania w tunelu aerodynamicznym.

Strugi kolorowego gazu kieruje się na poszczególne fragmenty nadwozia i godzinami doskonali ich kształt. Załamania karoserii, wystające lusterka zewnętrzne, klamki, antena, rynienki dachowe, kształt felg czy pochylenie przedniej szyby mają wpływ na wartość współczynnika Cx. Zainstalowanie właściwych spoilerów z przodu i z tyłu pozwala na obniżenie współczynnika Cx średnio o 12%. Użytkownicy aut starają się jak mogą, by pogorszyć przepływ powietrza wokół auta. Otworzenie okna pogarsza Cx o 5%, podobnie jest z szyberdachem, a zainstalowanie szerokich, ale eleganckich fartuchów przeciwbłotnych pogarsza Cx aż o 7%.

Współczynnik Cx nie zależy od wielkości auta. Ciężarówka czy autobus mogą mieć równie dobry współczynnik Cx jak auto osobowe.

Uzyskiwanie coraz niższego współczynnika Cx jest trudniejsze niż kiedyś. Nie padają rekordy i znaczenie Cx w marketingu niego przygasło. Ale Cx jest i zawsze będzie.

Wartość współczynnika Cx wybranych samochodów: