Koeficijent aerodinamičkog otpora (Cd)

Koeficijent aerodinamičkog otpora, koji se zapisuje kao Cd, bezdimenzijski je broj koji izražava koliko čisto neki oblik prolazi kroz zrak, neovisno o tome koliko je taj oblik velik. On složeno ponašanje strujanja zraka, način na koji se zrak odvaja, vrtloži i ponovno priljubljuje oko tijela, svodi na jednu vrijednost koja inženjerima i kupcima omogućuje usporedbu urođene aerodinamičke prohodnosti jednog dizajna s drugim. Niži Cd znači da oblik za svoju veličinu stvara manje turbulencije i otpora, a velik dio dizajnerskog i inženjerskog truda usmjeren je upravo na obaranje djelića te vrijednosti.

Riječ je o koeficijentu unutar standardne jednadžbe otpora, u kojoj je aerodinamički otpor jednak polovici gustoće zraka pomnoženoj s kvadratom brzine, s čeonom površinom i s Cd. Budući da je koeficijent normiran prema površini i dinamičkom tlaku, izdvaja doprinos samoga oblika. Dug, sužavajući stražnji kraj koji pušta zrak da se blago zatvori iza automobila, glatke ploče podvozja, poravnata ostakljenja i pomno vođeno strujanje zraka oko kotača i retrovizora sve to ga snižava, dok ga oštri stražnji bridovi, izloženi kotači, velike maske hladnjaka i nagli stražnji krajevi povisuju ostavljajući širok trag niskog tlaka koji automobil zapravo vuče unatrag.

Vrijednost je najvažnija pri brzini jer otpor raste s kvadratom brzine i stoga prevladava u potrošnji energije na autocesti. Automobilu s niskim Cd treba manje snage te manje goriva ili energije iz baterije za održavanje visoke putne brzine, što se pretvara u bolju ekonomičnost, a kod električnog vozila u osjetno veći domet. Zato je aerodinamička učinkovitost postala istaknutim inženjerskim ciljem i zato neki proizvođači svoje vrijednosti otpora oglašavaju jednako ponosno kao i podatke o performansama.

Stvarne vrijednosti daju osjećaj za mjerilo. Aerodinamički prohodna moderna limuzina ili aerodinamički optimiran električni automobil postiže oko 0,22 do 0,25, a šačica rekordnih dizajna spušta se ispod 0,20. Tipičan obiteljski hatchback nalazi se bliže 0,30, dok visoki, kockasti SUV ili kombi, s velikim ravnim plohama i naglim stražnjim krajem, često doseže oko 0,35 ili više. Povijesno gledano, automobili iz dvadesetih i tridesetih godina prošloga stoljeća često su prelazili 0,50, pa je dugoročni trend bio postojano, teško izborjeno poboljšanje koje su pokretali aerodinamički tuneli i računalna dinamika fluida.

Ključna je napomena da Cd sam po sebi ne određuje koliki otpor automobil zapravo doživljava. Vozilo s izvrsnim koeficijentom, ali golemom čeonom površinom može i dalje gurati više zraka od manjeg automobila lošijeg oblika jer je stvarni otpor umnožak tih dviju veličina. Koeficijent opisuje učinkovitost oblika, a ne apsolutni otpor, pa ga uvijek treba čitati zajedno s čeonom površinom i širom aerodinamikom te je u napetosti s potisnom silom jer elementi koji stvaraju prianjanje obično ga pogoršavaju.