Aerodinamica

L'aerodinamica è il ramo della fisica che studia il movimento dell'aria attorno a un corpo che la attraversa e, nel caso delle automobili, governa il modo in cui il flusso circostante determina resistenza, stabilità, raffreddamento, rumorosità e, in ultima analisi, efficienza. È determinante perché l'aria, pur invisibile, si comporta come un fluido che l'auto deve continuamente spostare, e il modo in cui quel flusso aderisce alla carrozzeria, se ne distacca e si ricompone alle sue spalle incide profondamente sulle prestazioni del veicolo e sull'energia che consuma.

La conseguenza di gran lunga più importante è la resistenza aerodinamica, la forza che si oppone all'avanzamento. La resistenza cresce con il quadrato della velocità, perciò raddoppiando l'andatura la forza resistente quadruplica all'incirca; alle velocità autostradali diventa la resistenza dominante che l'auto deve vincere, superando le perdite per rotolamento e quelle meccaniche. Poiché il motore deve compiere lavoro contro questa forza, la resistenza è un fattore primario del consumo di carburante e, per le auto elettriche, dell'autonomia. Buona parte della resistenza non deriva dall'avantreno che fende l'aria, bensì dalla scia turbolenta a bassa pressione lasciata dietro la vettura, ed è per questo che rastremare la coda risulta tanto efficace.

Il flusso d'aria genera anche forze verticali. Mentre l'aria accelera sulle superfici superiori curve della carrozzeria, la pressione cala e l'auto tende a sviluppare portanza, alleggerendo gli pneumatici ed erodendo la stabilità alle alte velocità. I progettisti la controllano con gli spoiler, che spezzano i flussi indesiderati, e con fondi sagomati ed estrattori posteriori che, sulle vetture più veloci, possono generare deportanza per schiacciare gli pneumatici sull'asfalto. Lo stesso flusso va inoltre incanalato per raffreddare motore e freni e indirizzato in modo da contenere la rumorosità aerodinamica che raggiunge l'abitacolo.

Per il conducente e il proprietario questi effetti si traducono in risultati concreti: consumi migliori, abitacolo più silenzioso, comportamento più sicuro in presenza di vento laterale e a velocità sostenuta, oltre a un raffreddamento adeguato sotto sforzo. Una forma penetrante può aggiungere chilometri preziosi di autonomia o ridurre il consumo semplicemente diminuendo il lavoro che la motorizzazione deve svolgere in andatura costante.

Ottenere una buona aerodinamica è questione di sagomatura accurata più che di un singolo dispositivo. Contribuiscono la forma complessiva della carrozzeria, l'inclinazione del parabrezza, il disegno dei montanti anteriori e degli specchietti, i giochi tra i pannelli, la planarità del fondo e dettagli come spoiler ed estrattori. I progettisti li affinano nelle gallerie del vento e con la fluidodinamica computazionale, bilanciando spesso gli ideali aerodinamici con stile, ingombri e visibilità.

Le prestazioni aerodinamiche sono comunemente riassunte nel coefficiente di resistenza, o Cx, un valore adimensionale che esprime con quanta pulizia una forma fende l'aria, benché anche la superficie frontale conti altrettanto per la resistenza totale. La disciplina si affianca ad altri fattori che influiscono sulla resistenza e sull'efficienza di un'auto, tra cui la resistenza al rotolamento degli pneumatici e il tema più ampio della deportanza, tutti elementi che concorrono al consumo reale di carburante.