Aerodynamik bei Fahrzeugen

Von Manu Februar 27, 2024
4 minutes
Aerodynamik beim Auto

Die Aerodynamik bei Autos soll dabei helfen, dass moderne Autos effizienter, leiser sowie auch schneller und vor allem sicherer werden. Dieser Begriff setzt sich aus den Wörtern „aer“ und „dynamis“ zusammen und bedeutet übersetzt Luft und Kraft. In diesem Artikel möchten wir dir erklären, worum es sich bei der Aerodynamik bei Fahrzeugen handelt und welche Vorteile du als Fahrzeugfahrer genießt.

Was ist Aerodynamik

Aerodynamik ist ein Bereich der Physik, der sich mit der Bewegung von Luft und anderen Gasen sowie Flüssigkeiten in Bezug auf feste Objekte befasst. Es untersucht, wie die Luft um Objekte, in diesem Fall Fahrzeuge, herum fließt und wie diese Strömung die Bewegung und das Verhalten dieser beeinflusst.

Aerodynamik ist ein wichtiger Aspekt in vielen Bereichen. Dazu zählen die Luft- und Raumfahrt, die Automobiltechnik sowie die gesamte l. Aber auch im Bereich der Sportausrüstung und im Bauwesen ist die Aerodynamik wichtig. Durch das Verständnis der Aerodynamik können Ingenieure und Designer effizientere und leistungsfähigere Systeme entwickeln, indem sie die Luftströmungen optimieren und den jeweiligen Widerstand reduzieren.

Der Auftrieb bei Autos

Wenn du ein Auto von der Seite anschaust, so wird deutlich, dass die Silhouette in ihren Grundzügen an der eines Tragflächenprofils von einem Flugzeug entspricht. Der Auftrieb bei Autos bezieht sich auf die vertikale Kraft, die auf ein Fahrzeug wirkt, wenn es sich durch die Luft bewegt.

Im Gegensatz zum Auftrieb bei Flugzeugen, der dazu dient, das Flugzeug in die Luft zu heben, ist der Auftrieb bei Autos in der Regel unerwünscht. Er bremst ein Auto aus und gilt als Widerstand. Der Auftrieb bei Autos entsteht durch die aerodynamische Form des Fahrzeugs und kann zu Instabilität des betroffenen Autos, einer verminderten Traktion und sogar einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen.

Um den Auftrieb zu minimieren, verwenden Autodesigner verschiedene Techniken. Dazu gehören unter anderem Spoiler, Flügel und Luftleitbleche. Diese beeinflussen den Luftstrom um das Fahrzeug herum und haben die Aufgabe, den Anpressdruck zu erhöhen und den Auftrieb zu verringern. Durch die Optimierung der Fahrzeugaerodynamik können Hersteller Autos entwickeln, die besser auf der Straße haften und eine verbesserte Kraftstoffeffizienz sowie eine höhere Fahrstabilität bieten.

Es geht um den Widerstand

Fährt ein Fahrzeug auf einer ebenen Straße, gibt es zwei Widerstandskräfte, welche von der Motorleistung zu überwinden sind. Dabei geht es zum einen um den Luftwiderstand und zum anderen um den Rollwiderstand.

Der Rollwiderstand resultiert, wie der Name bereits vermuten lässt, aus der Energie, welche von den Reifen beim Abrollen in Form von sogenannter „Walkarbeit“ in Wärme umgewandelt wird. Je schneller man fährt und je mehr Reifenumdrehungen stattfinden, desto mehr Motorarbeit muss stattfinden. Nur so lässt sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufrechterhalten. Dabei steht der Rollwiderstand in einem linearen Verhältnis zu der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Beim Luftwiderstand geht es um die Energie, welche vom Fahrzeug aufgebracht werden muss, um die vor ihm befindliche Luftmasse zu verdrängen.

Interessant zu wissen: Ein Kubikmeter Luft bringt ein Gewicht von 1,2 Kilogramm mit sich. Ein Fahrzeug schiebt auf 100 Kilometer somit ca. 120 Tonnen Luft an die Seite. Ab einer Geschwindigkeit von 50 km/h kann die Luft deinem Auto einen höheren Widerstand entgegenbringen als das Abrollen deiner Reifen. Dieser Effekt ist vom Gewicht, der Fahrzeugstirnfläche sowie dem cw-Wert abhängig.

Der Luftwiderstand steigt dabei exponentiell. Vielleicht hast du schon einmal die Hand während der Fahrt aus dem Fenster gehalten. Hier ist ein deutlicher Unterschied zwischen Tempo 50 und 100 zu spüren.

Innerstädtisch spielt also der Luftwiderstand eine weniger wichtige Rolle. Geht es um die Autobahnfahrt bzw. das Fahren mit hohen Geschwindigkeiten, kann eher der Rollwiderstand vernachlässigt werden.

Aerodynamik: Der Umwelt zuliebe?

Die Aerodynamik spielt beim Streben nach umweltfreundlicheren Lösungen in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle. Durch die Gestaltung von Fahrzeugen, Gebäuden, Windkraftanlagen und anderen Strukturen mit optimierten aerodynamischen Eigenschaften können Ingenieure und Designer den Energieverbrauch reduzieren und die Effizienz spürbar erhöhen. Dies trägt dazu bei, den Treibstoffverbrauch zu senken, Emissionen zu verringern und die Umweltbelastung zu minimieren. Darüber hinaus ermöglicht eine verbesserte Aerodynamik auch die Entwicklung effizienterer Transportmittel, was wiederum dazu beiträgt, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren.

 

Bildnachweis:

Header: ©AdobeStock_60217284, forkART Photography

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