Aerodynamika

Aerodynamika je odvetvie fyziky zaoberajúce sa tým, ako sa pohybuje vzduch okolo telesa, ktoré ním prechádza, a v súvislosti s autami určuje, ako okolité prúdenie vzduchu formuje odpor, stabilitu, chladenie, hluk a napokon účinnosť. Záleží na nej preto, lebo vzduch, hoci neviditeľný, sa správa ako tekutina, ktorú auto musí neustále odhŕňať, a spôsob, akým sa toto prúdenie prichytáva, odtŕha a opäť spája za karosériou, má hlboký vplyv na to, ako vozidlo jazdí a koľko energie spotrebuje.

Najdôležitejším dôsledkom je aerodynamický odpor, sila pôsobiaca proti pohybu vpred. Odpor rastie s druhou mocninou rýchlosti, takže zdvojnásobenie rýchlosti zhruba zoštvornásobí silu odporu; pri diaľničných rýchlostiach sa stáva prevažujúcim odporom, ktorý musí auto prekonať, a prevyšuje valivé a mechanické straty. Keďže motor musí proti tejto sile konať prácu, odpor je hlavným určujúcim činiteľom spotreby paliva a pri elektromobiloch aj dojazdu. Veľká časť odporu nepochádza z predku auta odhŕňajúceho vzduch, ale z nízkotlakovej, turbulentnej úplavy zanechanej vzadu, a preto je zužovanie zadnej časti také účinné.

Prúdenie vzduchu vytvára aj zvislé sily. Keď sa vzduch zrýchľuje nad zakrivenými hornými plochami karosérie, tlak klesá a auto má sklon vyvíjať vztlak, ktorý odľahčuje pneumatiky a oslabuje stabilitu pri vysokej rýchlosti. Konštruktéri to zvládajú spojlermi, ktoré rozbíjajú nežiaduce prúdenie, a tvarovanými podlahami a zadnými difúzormi, ktoré pri rýchlejších autách dokážu vytvárať prítlak pritláčajúci pneumatiky k vozovke. To isté prúdenie treba zároveň usmerniť na chladenie motora a bŕzd a viesť ho tak, aby sa minimalizoval hluk vetra prenikajúci do kabíny.

Pre vodiča a majiteľa sa tieto účinky premietajú do hmatateľných výsledkov: lepšej spotreby, tichšej kabíny, sebavedomejšieho správania v bočnom vetre a pri rýchlosti a dostatočného chladenia pod záťažou. Klzký tvar dokáže pridať citeľné kilometre na liter alebo dodatočný dojazd len tým, že zníži prácu, ktorú musí pohonné ústrojenstvo pri cestovaní vykonať.

Dosiahnutie dobrej aerodynamiky je vecou starostlivého tvarovania, nie nejakého jediného prvku. Prispieva k nej celkový tvar karosérie, sklon čelného skla, riešenie A-stĺpikov a vonkajších zrkadiel, škáry medzi panelmi, hladkosť podlahy a detaily ako spojlery a difúzory. Konštruktéri ich ladia v aerodynamických tuneloch a pomocou počítačovej simulácie prúdenia, často vyvažujúc aerodynamické ideály oproti dizajnu, usporiadaniu a výhľadu.

Aerodynamický výkon sa bežne vyjadruje súčiniteľom odporu, čiže Cx, bezrozmerným číslom vyjadrujúcim, ako čisto tvar preniká vzduchom, hoci pre celkový odpor rovnako záleží na čelnej ploche. Tento odbor stojí popri súvisiacich vplyvoch na odpor a účinnosť auta vrátane valivého odporu pneumatík a širšej otázky prítlaku, ktoré všetky vstupujú do reálnej spotreby paliva.