Ilmanvastus

Ilmanvastus on karkeasti ilmanvastuskerroin kertaa ajoneuvon otsapinta-ala. Otsapinta-ala on se pinta-ala minkä näet kun katsot ajoneuvoa suoraan edestäpäin, toisin sanoen ajoneuvon poikkipinta-ala liikettä vastaa kohtisuorassa asennossa.

Laskettaessa tarkkaa ilmanvastusta käytetään kaavaa F = ½ s v² A Cv jossa F on vastusvoima, s on ilman tiheys, v on kappaleen nopeus, A on otsapinta-ala ja Cv on ilmanvastuskerroin.

Pienillä nopeuksilla ei ilmanvastuksella ole paljoa merkitystä, mutta aina nopeuden kasvaessa kaksinkertaiseksi kasvaa ilmanvastus nelinkertaiseksi.

Historia

Ilmanvastukseen alettiin kiinnittää huomiota jo 1920-luvuilla, jolloin huomattiin sulavammin muotoillun kilpa-ajoneuvon menevän kovempaa. Siihen aikaan ei vielä ajateltu, että jos autosta tekee pystysuuntaisen siiven muotoisen, niin suuntavakaus kärsii ja painopiste on korkealla. Myös ei-kilpa-autoihin rakennettiin aerodynaamisia koreja, kuten Tatraplaniin ja Auburniin. Varsinaisesti ilmanvastus tuli yleisön tietoon 1970-luvun energiakriisin aikoihin, jolloin autoille haettiin yhä pienempää polttoaineen kulutusta. Ilmanvastuskertoimen kaupallisessa toteutuksessa Saab on pioneeri, jo sen ensimmäiset mallit olivat sulavasti muotoiltuja (lentokonevalmistaja kun oli). 1980-luvulle tultaessa kaikki merkittävät autonvalmistajat omistivat tuulitunnelin, ja joka mallille oli mainittu joku kerroin. Ennen vuotta ~1990 esitellyille autoille ilmoitettuihin ilmanvastuskertoimiin kannattaa suhtautua varauksella, sillä samaa autoa testattiin useissa tuulitunneleissa ja automallille viralliseksi arvoksi ilmoitettiin paras saavutettu tulos.

Ilmanvastuskerroin

Ilmanvastuskerroin mitataan tuulitunnelissa, joita on esim. suurimmilla autotehtailla. Täysikokoisessa tuulitunnelissa ilmavirta tuotetaan puhaltimella, jota pyörittävien moottorien teho on muutamia megawatteja.

Ilmanvastuskerroin (drag coefficient) ilmoitetaan useimmiten C_d tai C_x merkinnällä. Nykyään on myös käytössä merkintä C_dA (tai C_xA) joka ottaa huomioon sekä ilmanvastuskertoimen että otsapinta-alan.

Ilmanvastuskertoimia:

• henkilöautot 0,25...0,40
• kuorma-autot 0,80...1,20
• lentokoneen runko noin. 0,14
• pallo 0,34
• pisaranmuotoinen kappale 0,05

Tyypillisiä arvoja ja esimerkkejä

Tyypillinen nykyaikainen auto saavuttaa ilmanvastuskertoimen (C_d) 0,30 ja 0,35 väliltä. SUV autoilla arvo on tyypillisesti 0,35-0,45. Jotkin autot saavuttavat arvoja väliltä 0,25-0,30, tosin joskus suunnittelijat suurentavat kerrointa vähentääkseen autoon kohdistuvaa nostovoimaa.

Esimerkkejjä C_d arvoista:

• 0.7 to 1.1 - tyypillinen arvo Formula 1 autolle (downforcen säätö eri radoille)
• 0.7 - Caterham Seven
• vähintään 0.6 - tavallinen kuorma-auto
• 0.57 - Hummer H2, 2003
• 0.51 - Citroën 2CV
• yli 0.5 - Dodge Viper
• 0.44 - Toyota Truck, 1990-1995

• 0.42 - Lamborghini Countach, 1974
• 0.42 - Triumph Spitfire Mk IV, 1971-1980
• 0.42 - Plymouth Duster, 1994

• 0.39 - Dodge Durango, 2004
• 0.39 - Triumph Spitfire, 1964-1970

• 0.38 - Volkswagen Kupla
• 0.38 - Mazda Miata, 1989

• 0.374 - Ford Capri Mk III, 1978-1986
• 0.372 - Ferrari F50, 1996

• 0.36 - Eagle Talon, 90-luvun puoliväli
• 0.36 - Citroën DS, 1955
• 0.36 - Ferrari Testarossa, 1986
• 0.36 - Opel GT, 1969
• 0.36 - Honda Civic, 2001
• 0.36 - Citroën CX, 1974 (auto nimi tulee ilmanvastuskertoimesta)

• 0.355 - NSU Ro80, 1967-1977

• 0.34 - Ford Sierra, 1982
• 0.34 - Ferrari F40, 1987
• 0.34 - Chevrolet Caprice, 1994-1996
• 0.34 - Chevrolet Corvette Z06, 2006
• 0.338 - Chevrolet Camaro, 1995

• 0.33 - Dodge Charger, 2006
• 0.33 - Audi A3, 2006
• 0.33 - Subaru Impreza WRX STi, 2004
• 0.33 - Mazda RX-7 FC3C, 1987-91
• 0.33 - Citroen SM, 1970

• 0.32064 - Volkswagen GTI Mk V, 2006
• 0.32 - Toyota Celica,1995-2005

• 0.31 - Citroën AX, 1986
• 0.31 - Citroën GS, 1970
• 0.31 - Eagle Vision
• 0.31 - Ford Falcon, 1995-1998
• 0.31 - Mazda RX-7 FC3S, 1986-91
• 0.31 - Renault 25, 1984
• 0.31 - Saab Sonett III, 1970

• 0.30 - Audi 100, 1983
• 0.30 - BMW E90, 2006
• 0.30 - Porsche 996, 1997
• 0.30 - Saab 92, 1947

• 0.29 - Alfa Romeo 155, 1992-1997
• 0.29 - Dodge Charger Daytona, 1969
• 0.29 - Honda CRX HF 1988
• 0.29 - Subaru XT, 1985
• 0.29 - BMW 8-Series, 1989
• 0.29 - Porsche Boxster, 2005
• 0.29 - Chevrolet Corvette, 2005
• 0.29 - Mazda RX-7 FC3S Aero Package, 1986-91
• 0.29 - Lancia Dedra, 1990-1998
• 0.29 - Honda Accord Hybrid, 2005
• 0.29 - Lotus Elite, 1958
• 0.29 - Mercedes-Benz W203 C-Class Coupe, 2001 - 2007

• 0.28 - Toyota Camry ja sisarmalli Lexus ES, 2005
• 0.28 - Porsche 997, 2004
• 0.28 - Renault 25 TS, 1984
• 0.28 - Saab 9-3, 2003

• 0.27 - Infiniti G35, 2002 (0.26 "aero paketilla")
• 0.27 - Mercedes-Benz W203 C-Class Sedan, 2001 - 2007
• 0.27 - Rumpler, 1921
• 0.27 - Toyota Camry Hybrid, 2007

• 0.26 - Alfa Romeo Disco Volante, 1952
• 0.26 - Hotchkiss Gregoire, 1951
• 0.26 - Mercedes-Benz W221 S-Class, 2006
• 0.26 - Toyota Prius, 2004
• 0.26 - Opel Calibra, 1989

• 0.25 - Dymaxion Car, 1933
• 0.25 - Honda Insight, 1999

• 0.24 - Audi A2 1.2 TDI, 2001

• 0.212 - Tatra T77 a, 1935

• 0.20 - Loremo konseptiauto, 2006
• 0.20 - Opel Eco Speedster konseptiauto, 2003

• 0.195 - General Motors EV1, 1996
• 0.19 - Alfa Romeo BAT konseptiauto, 1953
• 0.19 - Dodge Intrepid ESX konseptiauto , 1995
• 0.19 - Mercedes-Benz "Bionic Car" konseptiauto, 2005 [1] (based on the boxfish)

• 0.16 - Daihatsu UFEIII konseptiauto, 2005
• 0.16 - General Motors Precept konseptiauto, 2000

• 0.14 - Fiat Turbina konseptiauto, 1954

• 0.137 - Ford Probe V prototyyppi, 1985

Nämä arvot ovat perusmalleille. Nopeammilla ja luksusmalleilla on usein suuremmat arvot johtuen leveämmistä renkaista ja ylimääräisista spoilereista.

Lähde

• Artikkeli käyttää sisältöä englanninkielisen Wikipedian Drag_coefficient-artikkelista. Wikipediasta voi ottaa tekstiä tietyin ehdoin, koska Wikipedia on GFDL-lisenssillä.