Aerodinámica del automóvil

El conocimiento de estos fenómenos permite, entre otras cosas, optimizar el consumo de los vehículos al reducir su resistencia aerodinámica, mejorar su comportamiento en carretera al influir en su sustentación (o en su carga aerodinámica) y reducir los fenómenos aeroacústicos y turbulencias a alta velocidad.

se expresa mediante la fórmula:[2]​ donde : Esta expresión destaca un parámetro esencial para la determinación de la resistencia:[nota 1]​ el

Esta magnitud adimensional caracteriza así la calidad del “perfilado aerodinámico” de un objeto con respecto a su resistencia al avance causada por el aire según una dirección dada.

[nota 2]​[8]​ Cuando un automóvil circula por una carretera, una gran parte de la energía consumida se utiliza para superar la resistencia aerodinámica.

Si la pendiente de la carretera es cero y la velocidad es constante, cuando la resistencia a la rodadura

de la fuerza propulsora sí produce una variación (en la misma dirección) del consumo: el consumo en litros por 100 km está efectivamente ligado (en una primera aproximación, y con un coeficiente k aproximado) a la eficiencia del motor, y es proporcional a la propia fuerza propulsora.

[13]​ Sin embargo, parte de la energía gastada por el vehículo no está ligada a la distancia recorrida ni a la fuerza propulsora, es la parte de la energía gastada para activar los accesorios (como el aire acondicionado, la iluminación, o los servo mecanismos).

, con pendiente cero y una velocidad constante de 130 km/h, una modificación relativa del n% en el

Están dadas por las fórmulas:[2]​ siendo: En aeronáutica, la sustentación se opone al peso de la aeronave y hace posible el vuelo.

[1]​ La carga aerodinámica se obtiene mediante una aplicación particular del efecto suelo y/o mediante superficies perfiladas (alerones) que presentan con frecuencia hendiduras para aumentar la deflexión aerodinámica y el coeficiente de sustentación Cz.

Llamado “La Jamais Contente”, se convirtió aquel mismo año en el primer automóvil en superar la barrera simbólica de los 100 km/h.

[18]​ La propia Volkswagen no superaría este coeficiente hasta 1988, con el Passat.

Este descubrimiento, realizado junto con Wolfgang Klemperer mucho antes que los fabricantes de automóviles, se produjo gracias a las pruebas en el túnel de viento del conde Zeppelin en Friedrichshafen.

[19]​ Aunque la mejora del rendimiento aerodinámico era importante, sin embargo, la carrocería diseñada por Jaray y Klemperer generaba sustentación, creando una resistencia inducida por la formación de dos grandes vórtices laterales.

Para solucionar este problema, Mauboussin propuso "un cuerpo en forma de ala vertical, que [elimina] la resistencia inducida".

A pesar de la crisis, resultó ser demasiado innovador para generar un verdadero éxito comercial.

[24]​ En 1950, la Federación Internacional del Automóvil organizó el primer campeonato mundial de Fórmula 1.

Sin embargo, los progresos en la aerodinámica tardaron en llegar, y no sería hasta 1966 cuando se probó por primera vez un Fórmula 1 en un túnel de viento, y hasta 1968 no apareció el novedoso Ferrari 312, con un alerón posterior.

Muchos otros elementos aerodinámicos, como los deflectores o más recientemente el sistema F-Duct, hicieron su aparición en la Fórmula 1, aunque siguen siendo específicos de esta área del automóvil, a diferencia de las aletas o el difusor que ahora están presentes en ciertos modelos producidos en serie.

[18]​ Esta hazaña para la época fue posible gracias al especial cuidado que se le dio a los detalles (que representan casi el 6% de la resistencia aerodinámica del vehículo),[3]​ particularmente a las ventanas, perfectamente enrasadas con el perfil de la carrocería.

El récord del Cx más bajo alcanzado por un automóvil a disposición del “público en general” lo tiene (en 2020) el Aptera 2 Series, un pequeño automóvil de tres ruedas que alcanza un “Cx” de 0,15.

[3]​ El diseño de la caída del techo es particularmente importante para la aerodinámica.

[33]​[34]​ Esta intuición defectuosa es alentada por los principales fabricantes de automóviles del siglo XXI, que producen vehículos de carrocería delantera en cuña, como si estuvieran cargadas al penetrar el aire en su parte delantera.

Para limitar estos fenómenos, basta con carenar las ruedas y reducir la cavidad en el guardabarros.

Sin embargo, las ruedas traseras, con el eje estacionario, se prestan a esta solución, como en los Citroën DS y Ami 8.

[48]​ Cabe recordar al respecto, que en los cazas Mustang de la Segunda Guerra Mundial, se logró que el flujo de enfriamiento del motor (trabajado largamente por los ingenieros) produjera propulsión adicional (por lo tanto, se obtuvo un

El mismo cofre, colocado en una berlina más aerodinámica, con una superficie frontal de 2 m2 y un

[55]​ Como se mencionó anteriormente, la mejora de la carga aerodinámica agregando un alerón necesariamente provoca un empeoramiento del Cx cuanto mayor es su inclinación.

La eficiencia aerodinámica de un alerón, definida por la relación entre estos dos factores, representa este compromiso: cuanto más alta sea el cociente entre carga y resistencia, mejor será su rendimiento.

Otro ejemplo destacable es el automóvil fotovoltaico Sunraycer (imagen a la izquierda) cuyo