Když se řekne odpor

Aerodynamika hraje v automobilismu významnou roli. Kdysi tomu tak nebylo, nízká rychlost samohybů z počátků automobilismu stavěla tuto oblast lidského vědění zcela mimo zájem konstruktérů. Jenže s tím, jak rychlosti rostly a s nimi i tlak na snižování spotřeby a hlučnosti, se problém aerodynamického odporu povýšil na významnou součást vývoje vozidla. Co to vlastně znamená, když se hovoří o jakémsi součiniteli Cx? Proč aerodynamický odpor vzniká, co jej ovlivňuje a co s tím může dělat samotný řidič?

Aerodynamika má co do činění s rychlostí. To ví asi každý. A také s hustotou prostředí. Pokud neexistuje pohyb tělesa v plynu, případně plyn neproudí okolo stojícího tělesa, nebo se pohyb tělesa odehrává ve vakuu, tak žádné aerodynamické síly nevznikají. Všeobecně se také ví, že aerodynamická síla se nemění v závislosti na rychlosti lineárně, naopak, v určitém poměrně úzkém rozsahu rychlostí (pro automobilismus ovšem širokém až dost) se tak děje ve druhé mocnině. Jinými slovy: dvojnásobná rychlost vytváří čtyřnásobnou aerodynamickou sílu, například odpor. A odpor, to je „bariéra“, kterou je nutno překonávat silou, kterou dodává hnací ústrojí. Čím je odpor nižší, tím méně potřebujeme výkonu a tedy i paliva. Ovšem pokud jsou všechny ostatní veličiny jako rychlost nebo hustota prostředí dané, pak je jedinou možností, jak snížit velikost odporu, zlepšování aerodynamických vlastností tělesa. Je to řečeno poněkud zjednodušeně, ale pro začátek nám to stačí...    

Tajemství koeficientu

Automobilky se dnes rády pochlubí svou šikovností v mnoha oblastech, včetně aerodynamiky. Jak? Tím, že uvádějí, jakého se jim povedlo u nového auta docílit součinitele aerodynamického odporu Cx, což je bezrozměrná veličina (nemá žádnou jednotku), která nám, velmi odlehčeně řečeno, ukazuje, jak se proudícímu vzduchu dané těleso líbí, nebo nelíbí. Čím je hodnota Cx vyšší, tím se těleso vzduchu „líbí“ méně a vzniká větší odpor. Například kolmo postavená plochá deska má hodnotu Cx 1,2 a polokoule vydutá proti směru proudění dokonce 1,3 ( právě proto mají takový tvar i klasické padáky).

Na opačném konci spektra odporové „hitparády“ je kapkovitý tvar, který vykazuje Cx jen okolo 0,05. Pro aerodynamiku nízkých rychlostí představuje ideální těleso, přičemž se sluší podotknout, že i když pojedete po dálnici rychlostí 250 km/h, pořád se pohybujete v oboru aerodynamiky nízkých rychlostí...

Hodnota součinitele Cx se zjišťuje experimentálně v aerodynamických tunelech. Spočítat ji u složitě tvarovaných těles dostatečně přesně ani nejde, i když dnes již existují počítačové simulace, které umí aerodynamické tunely do určité míry nahradit. Běžné automobily se dnes pohybují se svým Cx okolo hodnoty 0,3, nicméně stále přibývá aut, která se mohou pochlubit o několik setin nižšími hodnotami, a vývoj se v poslední době blíží dokonce k Cx okolo 0,2. 

Celý článek o problematice aerodynamického odporu automobilů přináší magazín FLEET firemní automobily 1/2017