Opór aerodynamiczny pojazdu – co to jest współczynnik Cx?

Wygląd współczesnych samochodów różni się znacząco od samochodów z ubiegłego wieku. Wpływ na to ma m.in. aerodynamika, na którą zwraca się już uwagę nie tylko w sportowych samochodach, ale również w tych, które poruszają się głównie w mieście. Pojazdy wyglądają coraz ciekawiej i bardziej agresywnie, pomimo że nie zostały stworze z myślą o jeździe torowej. Obecnie auta, które wyjeżdżają z taśm fabryki mają już aerodynamiczne elementy, które wpływają na lepszy opływ powierza karoserii, przez co auta nie stwarza tak dużego oporu podczas jazdy. Ale te elementy dają i czym różni się splitter, spojler i dyfuzor? Zaraz do tego przejdziemy.

Konstruktorzy pojazdów mają teraz trudniejsze zadanie. Aby pochwalić się, jak dobrze zaprojektowali opływową konstrukcję auta, podają nam ile wynosi współczynnik Cx. Co on właściwe oznacza?

Współczynnik Cx

Osoby, które nie przepadały za fizyką mogły nigdy nie słyszeć o współczynniku Cx. Natomiast projektanci samochodów znają go bardzo dobrze i pewnie nie raz przysporzył im problemów podczas projektowania nadwozia.

Czym jest współczynnik Cx? Jest to współczynnik oporu aerodynamicznego, czyli określa opór, jaki stawia pojazd podczas ruchu, na opływające go powietrze. W starszych pojazdach wartość współczynnika Cx sięgała do poziomu 0,6, natomiast obecnie – dzięki nadawaniu pojazdom coraz bardziej opływowych kształtów – wartość ta mieści się w granicach od 0,25-do 03.

Można by zapytać, po co zaprzątać sobie tym głowę w zwykłych samochodach osobowych, które służą do poruszania się po mieście i między miastami, a nie do bicia rekordów prędkości? Jednak mniejszy opór powietrza wpływa nie tylko na lepsze osiągi pojazdu, ale również na zużycie paliwa, co jest teraz szczególnie ważne, kiedy ceny paliw rosną. Ponadto im mniej samochód zużywa paliwa, tym mniej wydziela spalin, czyli ponownie chodzi o minimalizowanie emisji spalin i dbanie o środowisko. W dodatku im lepiej powietrze opływa auto, tym lepiej się ono prowadzi oraz hałas wewnątrz auta nie jest tak uciążliwy przy wyższych prędkościach.

Gdzie mierzy się współczynnik oporu powietrza Cx?

W celu zmierzenia współczynnika Cx, auto umieszcza się w tunelu aerodynamicznym. Sytuacja w tunelu jest inna niż w rzeczywistości, ponieważ pojazd nie porusza się, tylko to powietrze naciera na niego. Z kolei podczas użytkowania samochodu jest odwrotnie, bo to on przecina powietrze. Mimo wszystko efekt jest ten sam i przez to konstruktorzy mogą zobaczyć jak bardzo opływowa jest konstrukcja, którą stworzyli.

Jednak oprócz współczynnika Cx ważna jest również powierzchnia czołowa pojazdu. Dopiero, kiedy wskaże się obydwa czynniki można zacząć mówić o oporze aerodynamicznym. W przeciwnym razie, jeśli będziemy zwracać uwagę tylko na współczynnik Cx, to samochód z niskim współczynnikiem, ale dużą powierzchnią czołową może potrzebować więcej energii do uzyskania tej samej prędkości, co pojazd z wyższym współczynnikiem Cx, ale mniejszą powierzchnią czołową.

Co wpływa na opór aerodynamiczny pojazdu?

Najistotniejsze części pojazdu, które wpływają na opór aerodynamiczny to: pochylenie pokrywy przedziału silnika (46,5 %), pochylenie przedniego pasa (17,0%), zwężenie przodu i tyłu (11,7%), pochylenie szyby tylnej (11,5%), podcięcie tylnego słupka (3,9%), związek pochylenia tylnej szyby i spojlera (1,9%) oraz związek pochylenia szyby przedniej i tylnej (1,7%).

W dodatku na opór aerodynamiczny wpływają różne części, które są już zamontowane (zwłaszcza w sportowych samochodach) lub sami możemy je zamontować do naszego pojazdu. Są to splittery, dyfuzory, spojlery i skrzydła. Ich rozsądne zamontowanie może pozytywnie wpłynąć na opór aerodynamiczny, ale może również wpłynąć negatywnie lub wcale. Odpowiednie dla danego modelu elementy mogą poprawić jego aerodynamiczność i dociskać pojazd do powierzchni, przez co osiągi pojazdu ulegną poprawie oraz poprawi się prowadzenie przy wysokich prędkościach. Trzeba jednak przyznać, że jeśli nie mamy w planach brać udziału w wyścigach, to te elementy dodajemy do pojazdu głównie ze względu, aby poprawić jego efekt wizualny, a nie koniecznie opór aerodynamiczny. Jakie jest zadanie wcześniej wymienionych elementów?

Splitter – co to jest?

Splitter znajduje się pod przednim zderzakiem i optycznie obniża samochód. Jest to cienka dokładka, która jest w miarę równoległa do podłoża. Stosuje się go w celu kierowania powietrza nad samochodem, a nie pod nim. Czyli w praktyce dociska przód pojazdu, który przy coraz wyższych prędkościach zaczyna się unosić. Wyróżnia się jeszcze splittery montowane w tylnej części samochodu, ale one nie mają dużego wpływu na aerodynamikę – służą tylko do nadania samochodu bardziej sportowego wyglądu.

Spojler – co to jest?

Spojler znajduje się w tylnej części samochodu, na bagażniku. Często mylony jest ze skrzydłem (lotką), która również znajduje się w tym miejscu, ale pełni inną funkcję niż on. Czym różni się spojler od lotki? Mianowicie, spojler spowalnia powietrze, przez co w okolicy bagażnika wytwarza się wysokie ciśnienie. W ten sposób redukuje się różnicę ciśnień pomiędzy górną częścią a dolną częścią samochodu oraz zmniejsza się siłę nośną. Natomiast lotki odchylają strumień powietrza w górę, dociskając tym sposobem pojazd do powierzchni.

Dyfuzor – co to jest?

Dyfuzor to kilka kanałów różnej szerokości wkomponowanych w tylny zderzak. Zadanie dyfuzora jest takie same, jak zadanie lotki, czyli dociskanie pojazdu do powierzchni. Działa to w ten sposób, że powietrze przelatuje pod podwoziem, natrafia na kanały dyfuzora i w nich przyśpiesza. Dzięki temu powietrze ma mniejsze ciśnienie, przez co auto jest lepiej przyklejone do powierzchni.