Coeficient de portanță (Cl)

Coeficientul de portanță, notat Cl, este un număr adimensional care cuantifică cât de mare este forța aerodinamică verticală generată de caroseria unui vehicul pe măsură ce aerul curge pe deasupra și pe dedesubtul ei. El exprimă acea forță în raport cu presiunea dinamică a aerului și cu aria de referință a mașinii, astfel încât același coeficient se aplică indiferent de viteza de deplasare. O valoare pozitivă indică portanță, o forță de ridicare care tinde să ușureze mașina, în timp ce o valoare negativă indică forță de apăsare, o forță descendentă care presează mașina pe drum.

Fenomenul provine din diferența de presiune a aerului dintre partea superioară și cea inferioară a vehiculului. Pe măsură ce aerul accelerează peste plafonul și capota curbate, își pierde din presiune, la fel cum se întâmplă deasupra unei aripi de avion, în timp ce aerul care trece pe sub un planșeu plat sau gestionat necorespunzător poate încetini și câștiga presiune. Dacă presiunea de dedesubt o depășește pe cea de deasupra, efectul net este portanța; dacă o modelare inteligentă a planșeului, a difuzorului și a aripilor face presiunea de dedesubt mai mică decât cea de deasupra, efectul net este forța de apăsare. Coeficientul de portanță surprinde pur și simplu echilibrul acestor presiuni într-o singură cifră comparabilă.

De ce contează devine limpede la viteză. Portanța pozitivă reduce sarcina care apasă anvelopele pe drum, iar fiindcă aderența disponibilă a unei anvelope depinde de acea sarcină verticală, portanța erodează pe nesimțite virajul, frânarea și tracțiunea tocmai când mașina merge destul de repede încât să aibă cea mai mare nevoie de ele. O mașină care pare ușoară, vagă sau nervoasă peste denivelări, la viteză mare, suferă adesea de portanță. Portanța negativă, sau forța de apăsare, face exact opusul, mărind sarcina efectivă pe anvelope și permițând forțe mai mari de virare și frânare, motiv pentru care mașinile de competiție investesc atât de mult în generarea ei.

Repartiția acestei forțe verticale între puntea față și cea spate este la fel de importantă ca mărimea ei totală. O mașină care dezvoltă forță de apăsare doar la spate, sau care o pierde doar la față, devine dezechilibrată pe măsură ce viteza crește, tinzând spre subvirare sau spre supravirare bruscă. Inginerii reglează, prin urmare, dispozitivele aerodinamice față și spate, spoilere frontale, aripi, difuzoare și modelarea planșeului, pentru a menține portanța sau forța de apăsare echilibrată față-spate, astfel încât comportamentul să rămână previzibil pe întreaga plajă de viteze.

Coeficientul de portanță este una dintre cele două jumătăți ale caracterului aerodinamic al unui vehicul, cealaltă fiind coeficientul de rezistență la înaintare, care măsoară opoziția la deplasarea înainte. Cele două sunt legate, deoarece dispozitivele care creează forță de apăsare adaugă, de regulă, și rezistență, impunând un compromis între viteza maximă și stabilitatea la viteză mare. Mașinile de serie sunt în general proiectate pentru un coeficient de portanță mic, ușor pozitiv sau aproape nul, acceptând o urmă de portanță în schimbul unei rezistențe scăzute și al unui consum bun, în timp ce mașinile de performanță și de curse caută deliberat rezistența în căutarea aderenței pe care o oferă forța de apăsare reală.