Aerodynamika

Aerodynamika je obor fyziky, který se zabývá tím, jak se vzduch pohybuje kolem tělesa procházejícího jeho prostředím, a v souvislosti s automobily určuje, jak okolní proudění ovlivňuje odpor, stabilitu, chlazení, hluk a v konečném důsledku i hospodárnost. Záleží na ní proto, že vzduch, ačkoli je neviditelný, se chová jako tekutina, kterou musí vůz neustále odtlačovat, a způsob, jakým proud přilne ke karoserii, odtrhne se od ní a opět se za ní spojí, má zásadní vliv na to, jak se vůz chová a kolik energie spotřebuje.

Nejvýznamnějším důsledkem je aerodynamický odpor, síla působící proti pohybu vpřed. Odpor roste s druhou mocninou rychlosti, takže zdvojnásobení rychlosti zhruba čtyřnásobně zvyšuje sílu odporu; při dálničních rychlostech se stává dominantním odporem, který musí vůz překonávat, a předčí ztráty valivé i mechanické. Protože motor musí konat práci proti této síle, je odpor vzduchu hlavním ukazatelem spotřeby paliva a u elektromobilů i dojezdu. Velká část odporu nepochází z čela vozu, jež vzduch rozhrnuje, ale z nízkotlakého turbulentního úplavu, který za vozem zůstává, a právě proto je zúžení zádě tak účinné.

Proudění vzduchu vyvolává i svislé síly. Když vzduch zrychluje přes klenuté horní plochy karoserie, tlak klesá a vůz má sklon k vyvíjení vztlaku, který odlehčuje pneumatikám a zhoršuje stabilitu při vyšších rychlostech. Konstruktéři s tím pracují pomocí spoilerů, jež nežádoucí proudění zlomí, a tvarovaných podlah s difuzorem na zádi, které u rychlejších vozů mohou vytvářet přítlak a tisknout pneumatiky k vozovce. Stejné proudění je třeba zároveň přivést k chlazení motoru a brzd a vést tak, aby do kabiny pronikalo co nejméně hluku.

Pro řidiče i majitele se tyto jevy projevují velmi hmatatelně: lepší spotřebou, tišší kabinou, sebevědomějším chováním v bočním větru a při vyšších rychlostech a dostatečným chlazením při zatížení. Aerodynamicky čistý tvar může přinést znatelně vyšší dojezd nebo úsporu paliva pouze tím, že sníží práci, kterou musí pohonný řetězec při ustálené jízdě odvést.

Dobrá aerodynamika je věcí pečlivého tvarování, nikoli jediného zařízení. Celkový tvar karoserie, sklon čelního skla, řešení A-sloupků a vnějších zrcátek, šířka spár, plochost dna i detaily jako spoilery a difuzory hrají dohromady. Vývojáři je ladí ve větrných tunelech a pomocí CFD simulací, často s nutností sladit aerodynamický ideál se stylem, vnitřním prostorem a výhledem.

Aerodynamické vlastnosti se obvykle shrnují součinitelem odporu, tzv. Cx, bezrozměrnou hodnotou vyjadřující, jak čistě tvar prořezává vzduch, byť stejně důležitá je čelní plocha vozu. Tento obor stojí vedle dalších vlivů na odpor a hospodárnost, jako je valivý odpor pneumatik a širší otázka přítlaku, a všechny se promítají do skutečné spotřeby paliva.