Aerodynamikk

Aerodynamikk er den grenen av fysikken som handler om hvordan luft beveger seg rundt et legeme som passerer gjennom den, og når det gjelder biler, styrer den hvordan den omkringliggende luftstrømmen former motstand, stabilitet, kjøling, støy og til sjuende og sist effektivitet. Det har betydning fordi luft, selv om den er usynlig, oppfører seg som en væske bilen hele tiden må skyve til side, og måten strømmen legger seg inntil, slipper og samler seg igjen bak karosseriet på, har stor innvirkning på hvordan bilen yter og hvor mye energi den bruker.

Den viktigste følgen er aerodynamisk luftmotstand, kraften som motvirker bevegelse framover. Luftmotstanden øker med kvadratet av farten, så å doble hastigheten firedobler grovt sett motstandskraften; ved motorveifart blir den den dominerende motstanden en bil må overvinne, og veier tyngre enn rulle- og mekaniske tap. Fordi motoren må arbeide mot denne kraften, er luftmotstand en avgjørende faktor for drivstofforbruket og, for elbiler, for rekkevidden. En stor del av luftmotstanden kommer ikke fra at bilens front skyver luft til side, men fra det turbulente lavtrykksområdet som etterlates bak bilen, og det er derfor det er så virkningsfullt å gjøre hekken avsmalnende.

Luftstrømmen skaper også loddrette krefter. Når luften akselererer over de buede overflatene på toppen av karosseriet, faller trykket, og bilen får en tendens til å utvikle løft, som avlaster dekkene og svekker stabiliteten ved høy fart. Ingeniørene styrer dette med spoilere, som bryter opp uønsket strøm, og med formede understell og diffusorer bak som, på raskere biler, kan skape marktrykk som presser dekkene mot veien. Den samme luftstrømmen må også ledes for å kjøle motor og bremser og styres for å redusere vindstøyen som når kupeen.

For føreren og eieren gir disse effektene konkrete resultater: bedre forbruk, en mer stillegående kupe, tryggere oppførsel i sidevind og ved fart, og tilstrekkelig kjøling under belastning. En aerodynamisk form kan gi merkbart lavere forbruk eller ekstra rekkevidde utelukkende ved å redusere arbeidet drivlinjen må gjøre ved marsjfart.

God aerodynamikk handler om omhyggelig formgiving snarere enn én enkelt anordning. Selve karosseriformen, frontrutens helning, utformingen av A-stolpene og sidespeilene, panelfuger, et flatt understell og detaljer som spoilere og diffusorer bidrar alle. Konstruktørene finsliper dette i vindtunneler og med numerisk strømningsberegning, og må ofte avveie aerodynamiske idealer mot design, plassutnyttelse og sikt.

Aerodynamisk ytelse uttrykkes ofte gjennom luftmotstandskoeffisienten, eller Cd, et dimensjonsløst tall som angir hvor rent en form glir gjennom luften, selv om frontalarealet betyr like mye for den samlede motstanden. Fagfeltet hører sammen med beslektede forhold som påvirker bilens motstand og effektivitet, blant annet rullemotstand fra dekkene og det bredere spørsmålet om marktrykk, som alt sammen spiller inn på det reelle drivstofforbruket.