Légellenállási együttható (Cd)

A légellenállási együttható, jelölése Cd, egy dimenzió nélküli szám, amely azt ragadja meg, milyen tisztán mozog egy alak a levegőn keresztül, függetlenül attól, mekkora az adott forma. A légáramlás bonyolult folyamatát – ahogyan a levegő egy test körül leválik, örvénylik és újra rátapad – egyetlen értékbe sűríti, amely lehetővé teszi a mérnökök és a vásárlók számára, hogy összevessék az egyik kialakítás veleszületett áramvonalasságát egy másikéval. Az alacsonyabb Cd azt jelenti, hogy a forma a méretéhez képest kevesebb örvénylést és ellenállást kelt, és rengeteg formatervezői és mérnöki energia megy el arra, hogy ennek töredékeit lefaragják.

Ez az együttható a légellenállás szokásos egyenletében szerepel, ahol az aerodinamikai légellenállás egyenlő a levegő sűrűségének felével, a sebesség négyzetével, a homlokfelülettel és a Cd-vel szorozva. Mivel az együtthatót a felületre és a dinamikus nyomásra normálják, kizárólag az alak szerepét emeli ki. A hosszú, elkeskenyedő far, amely mögött a levegő finoman záródik össze, a sima alsó burkolólemezek, a karosszériával egy síkban lévő üvegfelületek, valamint a kerekek és tükrök körüli gondosan kezelt légáram mind csökkentik, miközben az éles kifutóélek, a szabadon álló kerekek, a nagy hűtőrácsok és a hirtelen lezáruló hátsó részek növelik azt, mert széles, alacsony nyomású örvénylő zónát hagynak maguk után, amely gyakorlatilag hátrafelé szívja az autót.

Az érték a sebességnél számít a legtöbbet, mert a légellenállás a sebesség négyzetével nő, így autópályán uralja az energiafelhasználást. Az alacsony Cd-jű autónak kevesebb teljesítményre és kevesebb üzemanyagra vagy akkumulátoros energiára van szüksége egy magas utazósebesség tartásához, ami jobb fogyasztást, elektromos autónál pedig érdemben nagyobb hatótávot jelent. Ezért vált az aerodinamikai hatékonyság kiemelt mérnöki céllá, és ezért hirdetik egyes gyártók a légellenállási értékeiket éppoly büszkén, mint a teljesítményadataikat.

A valós értékek érzékeltetik a nagyságrendet. Egy áramvonalas mai limuzin vagy aerodinamikailag optimalizált elektromos autó nagyjából 0,22 és 0,25 közötti értéket ér el, néhány rekordbeállító kialakítás pedig 0,20 alá süllyed. Egy tipikus családi ferdehátú a 0,30 körül mozog, míg egy magas, szögletes SUV vagy egy furgon a nagy, lapos felületeivel és hirtelen lezáruló farával gyakran 0,35 körül vagy afölött helyezkedik el. Történetileg az 1920-as és 1930-as évek autói gyakran meghaladták a 0,50-et, így a hosszú távú tendencia a szélcsatornák és a numerikus áramlástan által hajtott, lassú, nehezen kivívott javulás.

A legfőbb kitétel, hogy önmagában a Cd nem határozza meg, mennyi légellenállás éri ténylegesen az autót. Egy kiváló együtthatójú, de hatalmas homlokfelületű jármű több levegőt tolhat maga előtt, mint egy kisebb, rosszabb alakú autó, mert a valós légellenállás a kettő szorzata. Az együttható a forma hatékonyságát írja le, nem az abszolút ellenállást, ezért mindig a homlokfelülettel és a tágabb aerodinamikával együtt kell értelmezni, és feszültségben áll a leszorítóerővel, mivel a tapadást keltő elemek általában rontják azt.