Om det er stor avstand – en meter eller mer – mellom bilens vindtrykksenter og masse-senteret kan loven om kraft ganger hevarm slå kraftig ut. Og bilen vil svinge ut – særlig i sterk sidevind på skrå forfra. Bildet over: Det er lett å se at et karosseri som dette ville bli litt av et vindfang når du dundrer ut av en dyp skjæring i stiv kuling – her er det viktig at masse-senter, vindtrykk-senter og hjuloppheng er på din side. (Foto: Land Rover)
Av Stein Bekkevold
Og her må vi straks forklare: Vindtrykksenteret er et konkret angrepspunkt for sidevind, vind rett fra siden eller skrått forfra. Senteret bestemmes av bilens form og er merket Wc på tegningen. Og Mc er masse-senteret, tyngdepunktet. Det folk merket i gamle dager da de kom med sin VW boble i 80 km/t brått ut av en veiskjæring og fikk femten sekundmeter vestavind skrått inn i fronten, var at bilen ville ut i naturen. De hadde tung motor bak og lett front så det var ikke så rart. Og fronten hadde form som en fly-vinge. Med sug over.
Dagens biler har nå, etter hvert som aerodynamikken har kommet inn i bilens verden – etter å ha virket i flyenes sære verden i nitti år – fått langt bedre form. Og de fleste har bedre massefordeling enn den gamle Bobla. Så hva er det som påvirker dette nå? Det er fortsatt form – der frontprofilen er viktig for sidetrykket – men også økt fart. Og bedre hjuloppheng. Dette må vi granske.
Tegning: I en typisk SUV vil trykksenter Wc ligge et stykke foran masse-senter Mc og vindkraften vil vri bilen, med vinden. Hjulopphenget skal motvirke dette sammen med hjulgrepet. I vinkelrett sidevind flytter Wc bakover og kan sammenfalle med Mc slik at hevarm ikke oppstår. (Tegning: Forfatteren)
Tung luft
Aerodynamikk handler vel så mye om stabilitet som om motstand. Faktisk spiller luftmotstanden en beskjeden rolle så lenge du ikke kjører over 70-80 km/t. Luftmotstanden er – som så mye annet i fysikkens verden – kvadratisk avhengig av fartsøkningen: Dobbel fart gir firedoblet luftmotstand.
Så en kraftig vind på skrå inn forfra i 100 km/t vil røske ganske godt i bilen, MYE mer enn i halve farten. Og da skal du ha gode dekk og tørt føre for å stå imot. Helst bør du også ha en bil der avstanden mellom de to sentrene er minimal, eller null.
Grunnen til alt dette er at luft har masse, noe vi ikke tenker over til hverdags. På en såkalt gjennomsnittlig dag veier hver kubikkmeter luft 1,3 kg. Så det blir noen kilo når nordvesten kaster 100 kubikk eller mer mot deg. På skrå. I 30 m/sekundet.
Strømningen over fronten påvirker bilens følsomhet for sidevind. Her sjekker Volvo/Polestar nettopp dette i vindtunnelen. Røyken legges ved siden av midtlinjen, fordi asymmetrisk strømning fort gir en sidevindkomponent. (Foto: Volvo)
Ford testet
Hos Ford i Køln midt i Tyskland har de tatt dette alvorlig, og bygget en ny vindtunnel. De sa da de ble spurt, at moderne bilers aerodynamikk i svært stor grad påvirkes av strømningsriktige designelementer, og av glatt underside, riktig radiator-design og -størrelse, slanke, utvendige speil – og av spoilere, hjul og hjulbrønner, pluss åpninger i karosseriet. En vertikal, flat bilside er langt verre enn en avrundet, tenk profilen sett forfra. En flat plate fanger vinden, som et seil. En rund snute lar mye av luften gli over – og under. Så det er bilens totale form som bestemmer. Disse testene har også vi sett hos Volvo, i anlegget ved Torslanda utenfor Göteborg.
For å finslipe formen etter at designerne har tegnet sin lekre drøm, bygges det gjerne skalamodeller i størrelse 3/8 – der utskiftbare deler som front og hekk gjør vindtunnel-testingen komplett. De siste årene har bl.a. Ford testet en lang rekke modellutkast og forbedret de aerodynamiske motstandsegenskapene, men også for å finne eksakte tall på vinklet løftekraft over front og tak, sug bak bilen, og sidekraft-distribusjon og -påvirkning.
De har deretter diskutert funnene med designansvarlig og til syvende og sist med det direksjonsutvalget som beslutter om produksjon av modellen.
All modelltesting gjøres med Reynolds tall i bildet; tallet tar hensyn til at modellen er liten mens luften jo er den samme som en fullskala bil utsettes for. Bl.a. Volvo tester derfor også fullskala prototyper (bildet).
Ingeniørene oppdager gjerne raskt at en aerodynamisk optimalisering som skal gi lav luftmotstand fort kan gi dårligere egenskaper ellers, og at justering av hekken ofte har mer å si for sidevindkomponenten enn det å fikse fronten. Dette har selvsagt med plasseringen av vindtrykksenteret Wc å gjøre.
Sidevind er poenget
Alt dette betyr at mens luftmotstanden har mindre betydning når du kjører i lovlig fart på norsk landevei, er det sidevind når du forlater en skjæring – fordi du kommer så brått ut av forholdsvis rolig luft – som er poenget. Det viktige er som sagt at løftet over fronten og trykket mot bilsiden øker med kvadratet på fartsøkningen.
Så den jobben en seriøs bilfabrikk gjør i sin fine vindtunnel er mye viktigere enn bare få frem skrytetall for motstanden. Denne uttrykkes forresten internasjonalt som Cd og det betyr coefficient drag på engelsk, der drag jo betyr motstand. Mens tyskere som BMW, Audi, Mercedes og VW sier Cw, der w står for wiederstand. Så nå vet du det også.
Vi ønsker deg med dette mange flotte og etter hvert virusfrie koseturer i 2021, på Norges svingete veier med frisk vind og dype skjæringer. Kjør pent! Og pass på at du har gode dekk med dypt mønster (syv millimeter er topp!) så slipper du vannplaning; det kan jo komme en og annen solid regnskur …
GOD TUR!
