Spoilerele sunt un accesoriu auto din ce în ce mai popular și sunt adesea folosite la vehiculele de curse. Deși spoilerele pot reduce rezistența la înaintare și pot crește forța de apăsare, pot îmbunătăți cu adevărat manevrabilitatea?
Spoilerele funcționează prin modificarea fluxului de aer. Acest fenomen, cunoscut în fizică sub numele de efectul Coanda, are ca rezultat schimbări de presiune între foile de hârtie care, în cele din urmă, reduc forța de apăsare.
Aerofoil
Aerofoilele sunt forme de secțiune transversală concepute pentru a optimiza portanța și rezistența în timpul zborului. Fiind forme de ridicare foarte eficiente, aerofoilele oferă un raport portanță/greutate mai mare decât plăcile plate comparabile de suprafață similară. Aerofoilele pot fi găsite pe aripile aeronavelor, elice, palete de rotor și turbine eoliene.
Aerul care se deplasează peste o aripioară sau o aripă se deplasează mai repede și, prin urmare, are o presiune mai mică decât cel de dedesubt, ceea ce creează portanță prin intermediul principiului lui Bernoulli, care spune așa: Aerul are aceeași masă, dar are o energie potențială mai mare și o energie cinetică mai mică decât un fluid incompresibil în curgere constantă. Această diferență de presiune dă naștere la portanță, cunoscută sub numele de efectul Coinda.
Un profil aerodinamic are, de obicei, o suprafață superioară plană și o secțiune posterioară cambrată sau curbată, care generează portanță la un unghi de atac (AOA) zero, dar care se degradează rapid pe măsură ce unghiul de atac crește până la unghiul critic de atac (AOA). În acest punct, curgerea laminară de sub profilul aerodinamic se dezintegrează în curgere turbulentă, ceea ce duce la creșterea rezistenței la înaintare – cunoscută și sub numele de „pierdere de viteză”
Aerofilele supercritice sunt modele unice destinate să întârzie rezistența la valuri în domeniul vitezei transonice. Forma lor este menită să extindă curgerea laminară până la marginile lor de atac și să amâne separarea stratului limită indusă de șocuri.
Spoiler
Spoilerele sunt piese auto concepute pentru a îmbunătăți atât dinamica de conducere, cât și performanța aerodinamică a unui vehicul, adesea întâlnite la vehiculele de curse sau tunate, deoarece pot avea efecte pozitive asupra dinamicii de conducere și a performanței aerodinamice. Funcționarea lor variază în funcție de fluxul de aer perturbat, dar, în general, spoilerele spoilerelor măresc turbulențele pe o formă profilată, ceea ce reduce portanța și, în același timp, scade rezistența la înaintare. Ele sunt cel mai frecvent întâlnite pe mașinile de curse sau pe vehiculele tunate pentru îmbunătățirea aderenței, a vitezei și reducerea flotabilității caroseriei la viteze mai mari – precum și pentru a ajuta la stabilitatea manevrabilității la viteze mari.
Aripile
Aripile sunt o structură aerodinamică utilizată pentru a produce forță de apăsare pe multe mașini de sporturi cu motor, adesea prin devierea fluxului de aer pe marginea finală și forțarea acestuia pe trasee mai scurte – creând o presiune negativă care îl forțează pe suprafața drumului – producând, în cele din urmă, o forță de apăsare mai mare decât doar greutatea.
Acest concept se aseamănă cu modul în care aripile de avion generează portanță: prin devierea suprafețelor lor pentru a face ca fluxul de aer să se deplaseze mai lent pe o parte și mai rapid în partea inferioară, creând o presiune pozitivă care atrage în sus pe aripă. Mașinile folosesc acest principiu invers pentru forța descendentă, de unde și spoilerele.
Această tehnică oferă numeroase avantaje pentru automobile. Ea poate contribui la îmbunătățirea aerodinamicii fără a crește rezistența la înaintare, ceea ce ajută la reducerea consumului de combustibil și a emisiilor; în plus, această abordare poate îmbunătăți manevrabilitatea și performanța.
Cercetările anterioare de calcul și experimentale (Luttges 1989; Maybury & Lehmann 2004) privind faza aripilor anterioare și posterioare au arătat că variațiile de fază pot avea un impact semnificativ asupra producției de împingere și a necesarului de putere. Deoarece forța este determinată de rezistența înmulțită cu viteza, deplasarea dezvoltării forței în afara perioadelor în care aripa se deplasează cel mai rapid poate reduce semnificativ necesarul de putere.
Aerodinamică
Aerodinamica sau studiul mișcării aerului în jurul obiectelor – în special a vehiculelor – este un element integrant al proiectării automobilelor, fie că este vorba de automobilele de șosea, pentru a reduce rezistența la înaintare și zgomotul produs de vânt, fie de automobilele de curse, pentru a crește forța de apăsare, asigurând o mai bună tracțiune și capacitate de virare.
Aerodinamicii studiază cele patru forțe ale zborului – portanță, greutate, împingere și rezistență – pentru a înțelege cum se mișcă lucrurile în aer. Orice obiect care se mișcă reacționează la aceste patru forțe, de la avioanele care alunecă pe cer până la rachetele care se ridică de pe rampa de lansare. Fluxul intern joacă, de asemenea, un rol în aerodinamică, deoarece aerul se mișcă prin obiecte solide, cum ar fi sistemele de încălzire/ventilație sau sistemele de conducte de gaz.
Aerodinamica activă este cel mai frecvent întâlnită la mașinile de performanță, cum ar fi Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio, unde un spoiler se extinde în jos în timpul virajelor dure pentru a îmbunătăți manevrabilitatea și se retrage înapoi pentru o croazieră normală; șoferii pot selecta un mod care să optimizeze comportamentul său în funcție de condițiile de condus.