Dit is de betekenis van de Cw-waarde voor luchtweerstand

De luchtweerstand is een belangrijk onderdeel van de aerodynamica van de auto. Dat is één van de vele weerstanden die je moet overwinnen. Weerstand kan komen van verschillende bronnen, bijvoorbeeld vloeistof of lucht. We kennen de afkorting Cw-waarde voor luchtweerstand. Wat zit erachter?

Dimensieloos getal

In dynamica van media heeft de luchtweerstandscoëfficiënt het genormaliseerde symbool Cw-waarde. Dit maakt deel uit van de familie van aerodynamische coëfficiënten. Het is een dimensieloos getal dat de weerstand van een object in een medium (zoals bijvoorbeeld lucht of water) te kwantificeert. Het hoort bij een bepaald oppervlak (afhankelijk van de context heet dit master-couple, vleugeloppervlak of meer in het algemeen referentieoppervlak). Ludwig Prandtl ontwikkelde de dimensieloze definitie van de luchtweerstandscoëfficiënt die we nu hebben naar een idee van Richard Knoller.

Wrijving geeft weerstand

Een mobiel object dat in een zwaar medium beweegt, krijgt hiervan een verdeling van druk en wrijving. Dit werkt de beweging ervan tegen (weerstand). Het remmend effect in de richting van het bewegende voorwerp wordt slepen genoemd. De intensiteit van de sleepkracht wordt uitgedrukt als een functie van de snelheid, vorm en grootte van de mobiel, evenals het medium waarmee deze in wisselwerking staat.

De weerstandscoëfficiënt van elk object omvat ten minste de som van twee effecten: weerstand gerelateerd aan wrijving en weerstand gerelateerd aan druk (vormweerstand). Deze effecten worden soms uitgesneden op basis van de verschillende delen van het object (bijvoorbeeld kop, romp en vinnen voor een raket, of, indien mogelijk, voor- en achterzijde). Die vorm is belangrijk bij het berekenen van de Cw-waarde voor luchtweerstand. Dat is een uitleg voor de basisvorm van veel auto’s.

Cw-waarde voor luchtweerstand van belang bij hogere snelheid

Hoewel het kleine verschillen lijken, is het beperken van de luchtweerstand vooral van belang bij hogere snelheid. De energie die de auto moet gebruiken om deze weerstand te overwinnen is immers niet lineair, maar zelfs exponentieel. De luchtweerstand is bijvoorbeeld bij 100 km/h ruim zes keer zo veel als bij 50 km/h. En rijd je dan 130 km/h, verdubbelt het nog een keer. Als je harder rijdt, dan gaat dus ook het verbruik van een auto op de snelweg sneller omhoog. Zeker als je een elektrische auto rijdt, dan merk je dat in een teruglopende actieradius. Dan ben je blij met een auto die een lagere Cw-waarde. Dat helpt dan in ieder geval een beetje.

Accessoires maken het verschil

Naast de basisvorm zorgen ook de banden of bijvoorbeeld buitenspiegels voor extra luchtweerstand. Die hebben dus invloed op de Cw-waarde. Minder zichtbaar zijn andere factoren bij het ontwerp van een auto. De onderkant heeft bijvoorbeeld een grote invloed. Daarom houden de ontwerpers die het liefst zo glad mogelijk. Ook de ruimte onder de motorkap is van belang. Voor auto’s met een verbrandingsmotor moet de lucht bij de motor kunnen komen. Elektrische auto’s hebben dat niet nodig en je ziet dan ook steeds vaker dat bij die auto’s de grill aan de voorkant van de auto dicht blijft.

Daardoor zie je nu ook dat autofabrikanten graag experimenteren met kleine camera’s en een schermpje in de voorportieren of de raamstijl als vervanger voor de zijspiegels. In de praktijk lijkt dat niet zo’n prettige oplossing voor personenauto’s. Bij nieuwe modellen wordt het dan ook minder toegepast.

Je kunt wel winst boeken bij de hoogte van de auto en de vorm. Een lagere auto heeft een betere luchtweerstand. Ook een langere, aan de achterkant aflopende auto biedt voordelen om minder luchtwervelingen te krijgen die voor luchtweerstand zorgen. Die zullen dan ook een grotere actieradius hebben, ongeacht hun aandrijflijn. En let natuurlijk ook op het effect van dakdragers en een dakkoffer op de auto, of een fietsendrager met fietsen op het dak maar zelfs achterop de trekhaak!