Αεροδυναμική και επίδραση στο αυτοκίνητο

Όταν κινείται ένα αυτοκίνητο ο κινητήρας του έχει να αντιμετωπίσει μία σειρά από αντιστάσεις που τον αναγκάζουν να παράγει έργο για να τις αντιμετωπίσει, άρα να καταναλώσει περισσότερο καύσιμο.
Όσο και αν ακούγεται περίεργο μία από τις μεγαλύτερες είναι η αεροδυναμική αντίσταση, drag στα αγγλικά, η αντίσταση που παράγεται από την κίνηση του αυτοκινήτου μέσα στον ατμοσφαιρικό αέρα.
Η τριβή ανάμεσα στο αμάξωμα και τον αέρα παράγει την αεροδυναμική αντίσταση που αυξάνεται όσο αυξάνεται η ταχύτητα.
Κάθε αντικείμενο που κινείται μέσα σε ένα ρευστό έχει έναν συντελεστή οπισθέλκουσας.
Έναν συντελεστή που δείχνει πόσο αεροδυναμικό είναι.
Για παράδειγμα ένα τούβλο (!) έχει Cd 1.1 και μία σταγόνα, ότι πιο αεροδυναμικό, κάπου στο 0,1.
Συνεπώς ένα τούβλο με την ίδια μετωπική επιφάνεια με μία σταγόνα έχει 11 φορές μεγαλύτερη αεροδυναμική αντίσταση!
Άρα ένα αυτοκίνητο με καλό Cd, περίπου στο 0,25, μπορεί να έχει μισή αεροδυναμική αντίσταση από ένα κακό αεροδυναμικά με Cd κοντά στο 0,5, με τεράστια επίπτωση στην κατανάλωση, αλλά και τις επιδόσεις.
Τί διαφοροποιεί την αεροδυναμική ενός σχήματος;
Πρώτα από όλα οι άκρες.
Οι έντονες ακμές δημιουργούν έντονους στροβιλισμούς που καταστρέφουν την αεροδυναμική.
Στρογγυλεμένες άκρες βοηθούν πολύ στη βελτίωση του Cd.
Σε δεύτερο επίπεδο την αεροδυναμική επηρεάζει η ροή του αέρα.
Όσο τα επιμέρους χαρακτηριστικά της επιφάνειας του σχήματος την κρατούν ομαλή, τόσο μικρότερο είναι το Cd.
Τελικά σπουδαίο ρόλο παίζει το πίσω μέρος του οχήματος. Αν δε δημιουργεί υποπίεση, αν δηλαδή δεν «τραβά» το αυτοκίνητο προς τα πίσω λόγω των στροβιλισμών, συντελεί δυναμικά στη μείωση του Cd, της αεροδυναμικής αντίστασης, της κατανάλωσης.
Υπάρχει όμως και άλλος ένας παράγοντας της επίδρασης της αεροδυναμικής πάνω σε ένα αυτοκίνητο: η άνωση.
Η κίνηση του αυτοκινήτου μέσα στον αέρα και κυριότερα ο αέρας που παρεμβάλλεται ανάμεσα στο έδαφος και το πάτωμα του αυτοκινήτου, προκαλεί μία προς τα πάνω δύναμη στο όχημά μας, την άνωση.
Η άνωση μειώνει το κράτημα στις στροφές και τη σταθερότητα στις ευθείες.
Γι’ αυτό και οι κατασκευαστές προσπαθούν να τη μειώσουν, χωρίς να αυξήσουν την αεροδυναμική αντίσταση.
Το σχήμα, το πόσο επίπεδο είναι το πάτωμα του αυτοκινήτου και ένα σωρό άλλοι παράγοντες επηρεάζουν την άνωση.
Η επιθυμητή μείωση της άνωσης προκαλεί, δυστυχώς, αύξηση της οπισθέλκουσας.
Είναι αυτό που βλέπουμε στα αγωνιστικά αυτοκίνητα λόγω των τεράστιων αεροδυναμικών βοηθημάτων π.χ. μία Formula 1 έχει διπλή ή ακόμη και τριπλή αεροδυναμική αντίσταση σε σχέση με ένα κανονικό αυτοκίνητο.
Αλλά ταυτόχρονα έχει τόση αρνητική άνωση που θα της επέτρεπε να περάσει από το τούνελ του Μονακό ταξιδεύοντας ανάποδα στην οροφή του.
Οι ισορροπίες ανάμεσα στην οπισθέλκουσα, την άνωση, τη σταθερότητα σε πλευρικούς και πρυμναίους ανέμους, είναι ιδιαίτερα λεπτές και ουσιαστικές για ένα αυτοκίνητο.
Πριν από μερικά χρόνια ελάχιστα τις ικανοποιούσαν.
Σήμερα τα πράγματα είναι πιο απλά, με τους πολλούς να το καταφέρνουν με μόνη θυσία την ομοιογένεια της εμφάνισης που έχει γίνει πλέον εκνευριστική.