Aerodinamička potisna sila (downforce)

Potisna sila (downforce) je aerodinamička sila usmjerena prema dolje koju strujanje zraka iznad i ispod vozila u pokretu stvara kako bi ga pritisnulo na cestu. Riječ je zapravo o aerodinamičkom uzgonu okrenutom naglavačke: dok je krilo zrakoplova oblikovano tako da podiže, aerodinamičke su površine automobila oblikovane tako da karoseriju guraju prema asfaltu. Svrha je jednostavna, ali moćna: dodatnim opterećenjem guma bez ikakvog stvarnog povećanja mase, potisna im sila omogućuje prijenos većih sila u zavoju, pri kočenju i pri ubrzanju, što dopušta veće brzine kroz zavoje i kraće zaustavne putove.

Sila proizlazi iz istog načela koje podiže zrakoplov, naime iz razlike tlakova između dviju površina. Stražnje krilo obrnuto je aeroprofilirano i ubrzava zrak preko svoje donje površine kako bi ispod sebe stvorilo niski tlak, a iznad viši tlak, čime usisava stražnji dio prema dolje. Ispod vozila pomno oblikovano dno i stražnji difuzor ubrzavaju strujanje zraka kroz uski procjep te ga zatim šire, stvarajući područje niskog tlaka koje cijelo podvozje povlači prema dolje, što je vrlo učinkovit učinak jer dodaje malo otpora. Prednji splitteri, usmjerivači i krilca uravnotežuju opterećenje između osovina kako bi vozilo ostalo stabilno, umjesto da bude prelagano na prednjem ili stražnjem kraju.

Za vozača korist raste s brzinom jer aerodinamička sila raste otprilike s kvadratom brzine. Pri maloj brzini krilo gotovo da i ne čini ništa, no pri trkaćem tempu može automobil pritisnuti prema dolje silom jednakom ili većom od njegove vlastite težine, odakle potječe i poznata tvrdnja da bi neki trkaći automobili teoretski mogli voziti i po stropu. To dodatno prianjanje omogućuje kasnije kočenje, veće brzine u sredini zavoja i bolju stabilnost pri velikim brzinama, držeći automobil prikovanim za cestu ondje gdje bi ga samo mehaničko prianjanje pustilo da klizne ili postane nervozan.

Potisna sila dramatično se razvila od šezdesetih godina prošloga stoljeća, kada su prva gruba krila bila pričvršćena na bolide Grand Prixa. Otkriće prizemnog učinka (ground effect) sedamdesetih godina, koje iskorištava podvozje, a ne samo dodatna krila, preobrazilo je motosport i kasnije bilo dijelom zabranjeno iz sigurnosnih razloga. Danas se ta načela prelijevaju na brze cestovne automobile putem fiksnih usnica, aktivnih stražnjih spojlera koji se izvlače pri brzini i ravnih podnica, dok serije poput Formule 1 većinu svoje potisne sile stvaraju upravo iz dna i difuzora pod strogo propisanim pravilima.

Glavno ograničenje jest to što potisna sila nikada nije besplatna: svaka površina koja gura automobil prema dolje ujedno remeti zrak i dodaje aerodinamički otpor, povećavajući potrošnju goriva i ograničavajući najveću brzinu. Inženjeri stoga teže najboljem omjeru potisne sile i otpora, a ne najvećoj mogućoj potisnoj sili, pa mnogi cestovni automobili koriste podesivu aerodinamiku kako bi na autocesti uvukli svoje elemente. Umijeće uravnoteživanja prianjanja i otpora izravno povezuje potisnu silu sa širom aerodinamikom, s koeficijentima otpora i uzgona te s čeonom površinom.