Coefficiente di portanza (Cl)

Il coefficiente di portanza, indicato con Cl, è un numero adimensionale che quantifica quanta forza aerodinamica verticale genera la carrozzeria di un veicolo mentre l'aria scorre sopra e sotto di esso. Esprime quella forza in rapporto alla pressione dinamica dell'aria e all'area di riferimento dell'auto, così che lo stesso coefficiente valga indipendentemente dalla velocità di marcia. Un valore positivo indica portanza, una forza verso l'alto che tende ad alleggerire l'auto, mentre un valore negativo indica deportanza, una forza verso il basso che preme l'auto sulla strada.

Il fenomeno nasce dalla differenza di pressione dell'aria tra la parte superiore e quella inferiore del veicolo. Mentre l'aria accelera sopra il tetto e il cofano curvi perde pressione, proprio come sopra l'ala di un aereo, l'aria che passa sotto un fondo piatto o mal gestito può rallentare e acquistare pressione. Se la pressione sotto supera quella sopra, l'effetto netto è portanza; se una sagomatura intelligente di fondo, diffusore e ali rende la pressione sotto inferiore a quella sopra, l'effetto netto è deportanza. Il coefficiente di portanza riassume semplicemente l'equilibrio di queste pressioni in un unico valore confrontabile.

La sua importanza diventa chiara alle alte velocità. La portanza positiva riduce il carico che preme gli pneumatici sulla strada e, poiché l'aderenza disponibile da uno pneumatico dipende da quel carico verticale, la portanza erode silenziosamente curva, frenata e trazione proprio quando l'auto viaggia abbastanza forte da averne più bisogno. Un'auto che risulta leggera, vaga o nervosa sulle cunette ad alta velocità soffre spesso di portanza. La portanza negativa, ovvero la deportanza, fa l'opposto, aumentando il carico effettivo sugli pneumatici e consentendo forze di curva e di frenata più elevate, ed è per questo che le vetture da competizione investono tanto nel generarla.

La distribuzione di questa forza verticale tra assale anteriore e posteriore conta quanto la sua entità totale. Un'auto che sviluppa deportanza solo al posteriore, o la perde solo all'anteriore, diventa sbilanciata al crescere della velocità, tendendo al sottosterzo o a un improvviso sovrasterzo. I progettisti tarano perciò i dispositivi aerodinamici anteriori e posteriori, splitter, ali, diffusori e sagomatura del fondo, per mantenere bilanciata portanza o deportanza tra avantreno e retrotreno, così che la guida resti prevedibile lungo tutto l'arco di velocità.

Il coefficiente di portanza è una delle due metà del carattere aerodinamico di un veicolo, l'altra essendo il coefficiente di resistenza, che misura l'opposizione al moto in avanti. I due sono collegati, poiché i dispositivi che creano deportanza di norma aggiungono resistenza, imponendo un compromesso tra velocità massima e stabilità ad alta velocità. Le normali auto stradali sono in genere progettate per un coefficiente di portanza piccolo, leggermente positivo o prossimo allo zero, accettando un pizzico di portanza in cambio di bassa resistenza e buoni consumi, mentre le vetture sportive e da corsa cercano deliberatamente la resistenza pur di ottenere l'aderenza che solo una vera deportanza garantisce.