Aerodynamik med Gyllenspetz: Grundkursen

På bilden ser du en Lightyear 0, en holländsk bil med ett effektivt aerodynamiskt utförande. Tyvärr har den inte nått produktion.
Bildkälla MOTOR TREND

Teori

En bil pressas genom luften av den energi vi tillför motorn. Tillsammans med vikten är karossens luftmotstånd de viktigaste faktorerna för hur effektivt vi kan använda bränslet vi har med oss i bilen.
Det här är en praktisk beskrivning av vad aerodynamik är, luftens flöde och motstånd runt bilen. Jag, Per Gyllenspetz, är inte flödesdynamikexpert men använder den praktiska kunskapen i fordonsprojekt och i båtsammanhang, där kallas vattenrörelserna för hydrodynamik. Flödesdynamik är det generella ämnet där vi kan se och mäta motståndet för kroppar som är i rörelse i luft och vatten. Man kan mäta detta i vindtunnlar eller vattenrännor men också i datorer med CFD-program, Computational Fluid Dynamics.

Glosor

Blandade svenska och engelska huvudsakliga aerodynamikbegrepp för bilar
Frontal area Tvärsnittsarea
Drag Luftmotstånd – fronttryck, turbulens, bakre vakuum, gränsskikt
Downforce Nedåtriktad kraft
Lift Lyftkraft

Praktik

Här är ett enkelt sätt att själv uppleva aerodynamiken. Åk i landsvägsfart och hissa ner sidorutan och gör 5 experiment med din hand för att rent fysiskt känna krafterna i de olika parametrarna:

1. Håll handflatan rakt mot fartvinden: Frontal area eller tvärsnittsarea.

2. Vik in fingrarna och knyt handen: Tvärsnittsarean minskar och kraften på handen minskar.

3. Håll handen med fingrarna platt och horisontellt pekande mot vinden: Low drag eller lågt motstånd med låg turbulens och neutralt tryck på ovansida och undersida av handen.

4. Med platt hand, vik handleden nedåt: Downforce eller nedåt tryck. Handen trycks nedåt.

5. Med handen pekande några grader upp med fingrarna krökta lite nedåt: Lift eller lyftkraft. Handen vill lyfta därför luften går fortare och blir tunnare på ovansidan än på undersidan. Så fungerar också en flygplansvinge och segel på en båt.

Historia

För hundra år sedan började man lära sig om bilars aerodynamik. På 1930-talet var Tatra 77 en mycket avancerad tjeckisk bil med en väl utvecklad aerodynamisk form och var därför snabb. När nazisterna tog över fabriken blev den genast en favoritbil. Men eftersom Tatra inte tagit hänsyn till designens lyftkraft blev bilen farligt instabil i de höga farterna. Det sägs att bilen tog livet av ett antal naziofficerare och att den var tjeckernas hemliga vapen mot tyskarna. Ur-SAAB:en från 1947 har en fin vingform, täckta hjulsidor och ett för den tiden mycket lågt luftmotstånd. Inte undra på när flygplansdesigners var inblandade. En vintage Porsche 911 från 60-talet med liknande profil men med mer motorstyrka är också svårkörd i högre farter därför att formen fungerar som en vinge på ett flygplan och vill lyfta bilen uppåt. 911:an fick en spoilervinge bak för att lösa problemet och bilen blev både stabilare och lite snabbare.

Nutid

Det var då. Idag 2024 har några kaliforniska bilar bland de lägsta luftmotståndsvärden för produktionsbilar: Lucid Air och Tesla Model 3 som är förra årets vinnare av Miljöbästa bil. Mercedes EQS sedanmodell har liknande Cd värde närmare 0,20. Den holländska bilen Lightyear 0/One är ett under av snålhet med ett värde på 0,17 men har inte lyckats nå produktion. Ännu en kalifornisk bil (surprise?) Aptera har med sin radikala droppform ett officiellt Cd på 0,13. Denna modell har en del kvar att tänka på gällande trafiksäkerhet för att den ska komma i drift och jag ser med spänning fram emot modeller som kombinerar trafiksäkerhet och radikala förbättringar gällande aerodynamik.

Om du vill välja en bil som har lågt luftmotstånd titta efter bilar som liknar dessa! Återkommer med mer om aerodynamik i uppföljningskursen framöver.

Sök på ”car aerodynamics” och det kommer upp många vinklar som beskriver olika aspekter på ett komplicerat holistiskt ämne.

/ PJG