Aerodinamika

Aerodinamika je grana fizike koja se bavi kretanjem vazduha oko tela koje kroz njega prolazi, a u svetu automobila određuje kako okolno strujanje oblikuje otpor, stabilnost, hlađenje, buku i, na kraju, efikasnost. Važna je zato što se vazduh, mada nevidljiv, ponaša kao fluid koji automobil mora neprekidno da razgrće, a način na koji se to strujanje priljubljuje uz karoseriju, odvaja od nje i ponovo spaja iza vozila duboko utiče na to kako se vozilo ponaša i koliko energije troši.

Najvažnija posledica je aerodinamički otpor, sila koja se suprotstavlja kretanju unapred. Otpor raste sa kvadratom brzine, pa udvostručavanje brzine otprilike učetvorostručuje silu otpora; na auto-putu on postaje preovlađujući otpor koji automobil mora da savlada, nadmašujući kotrljajne i mehaničke gubitke. Pošto motor mora da obavlja rad protiv te sile, otpor je glavni činilac potrošnje goriva, a kod električnih automobila i dometa. Veliki deo otpora ne potiče od prednjeg dela koji razgrće vazduh, već od vrtložnog vazdušnog traga niskog pritiska koji ostaje iza vozila, zbog čega je sužavanje zadnjeg dela toliko delotvorno.

Strujanje vazduha stvara i vertikalne sile. Dok vazduh ubrzava preko zaobljenih gornjih površina karoserije, pritisak opada i automobil teži da razvije uzgon, koji rasterećuje gume i narušava stabilnost pri velikim brzinama. Inženjeri to obuzdavaju spojlerima, koji razbijaju neželjeno strujanje, te oblikovanim podnicama i zadnjim difuzorima koji kod bržih automobila mogu da stvore potisak nadole i pritisnu gume uz kolovoz. Isto strujanje mora se usmeriti i ka hlađenju motora i kočnica, kao i tako da se umanji šum vetra koji dopire do kabine.

Za vozača i vlasnika ovi efekti znače opipljive ishode: bolju ekonomičnost, tišu kabinu, sigurnije ponašanje na bočnom vetru i pri velikoj brzini, te dovoljno hlađenja pod opterećenjem. Klizav oblik može doneti zametne dodatne kilometre po litru ili veći domet, prosto smanjujući rad koji pogonski sklop mora da obavi pri ravnomernoj vožnji.

Dobra aerodinamika postiže se pažljivim oblikovanjem, a ne nekim jedinim uređajem. Doprinose joj ukupan oblik karoserije, nagib vetrobrana, obrada A-stubova i bočnih retrovizora, razmaci između panela, ravnost podnice i detalji poput spojlera i difuzora. Konstruktori ih usavršavaju u aerotunelima i računarskom simulacijom strujanja fluida, često balansirajući aerodinamičke ideale sa dizajnom, rasporedom sklopova i preglednošću.

Aerodinamičke odlike se obično sažimaju u koeficijent otpora, ili Cd, bezdimenzionu vrednost koja izražava koliko čisto oblik klizi kroz vazduh, premda je za ukupan otpor podjednako bitna i čeona površina. Ova oblast se dodiruje sa srodnim uticajima na otpor i efikasnost vozila, uključujući kotrljajni otpor guma i šire pitanje potiska nadole, a svi oni se slivaju u stvarnu potrošnju goriva.