Road Rave: Hur aerodynamik omformar bilindustrin

Tesla Model XTesla Model X-bilar blir större och tyngre, men tack vare regeringens regler och den ökande sällsyntheten hos dinosauriebaserat bränsle måste biltillverkarna se till att varje generation bilar är effektivare. Nya motorer och växellådor får alla rubriker, men aerodynamikens mörka konst kan faktiskt vara viktigare.

Under de senaste åren har en mängd nya aerodynamiska tekniker dykt upp. Från avancerad karossbeklädnad till aktiva upphängningar och grillluckor har resultaten minst sagt varit imponerande. Följaktligen ville vi gräva i den tekniken och se vad det betyder för konsumenter och bilarnas framtid.

Aktiv aerodynamik

En av de största innovationerna i vanliga personbilar är tillkomsten av det som kallas "aktiv aerodynamik." Det här är branschkort för alla tekniker som kan ändra en bils aerodynamiska profil. De två vanligaste exemplen är gallerluckor och justerbar körhöjd.

Gallerluckor är den galnare av de två teknikerna. Dessa system visas på allt från Ford Focus till Ram-lastbilar och består av fönsterluckor bakom kylargrillen. Vid motorvägshastigheter stängs fönsterluckorna och tätar framänden på bilen. Bristen på luft som strömmar över kylaren minskar avsevärt det aerodynamiska luftmotståndet i bilen, vilket gör att bilen mer effektivt - och effektivt - kan trycka igenom luften.

Dessa tekniker - särskilt luftfjädring - är dyra och höjer bilens pris.

Dessa fönsterluckor är anslutna till motorns kylvätsketemperaturgivare via den elektroniska styrenheten (ECU). ECU: n kan öppna fönsterluckorna för att möjliggöra ytterligare kylning om motortemperaturen börjar stiga. Resultaten är imponerande: en 5 000 pund, gasdriven V6 Ram 1500 utrustad med aktiva gallerluckor kan uppnå 25 mpg på motorvägen - delvis tack vare dess gallerluckor.

Det är ingen tillfällighet att denna effektiva men skrymmande ram också har en luftfjädring, vilket inte bara ger en bekvämare åktur utan också möjliggör att fordonets körhöjd justeras automatiskt för att förbättra effektiviteten.

Vid motorvägshastigheter sänks Rams luftfjädring med 0,6 tum, vilket minskar vindmotståndet - om än något. På motorvägen fungerar den reducerade körhöjden med gallerluckorna för att minska bilens profil och drag. Denna innovation är särskilt användbar på stora, tegelformade lastbilar som Ram, som inte kan åka lågt hela tiden, eftersom de behöver markfrigång för att ha någon terrängförmåga.

Men så underbara som dessa innovationer är det vissa nackdelar. Att släppa körhöjden på en massiv lastbil som Ram är inget problem, eftersom det fortfarande finns gott om utrymme mellan vägen och bilens viktiga bitar. På andra fordon utgör denna nedhakade motorvägshöjd ett problem.

2015 Dodge Ram 1500 Rebel aktiva gallerluckor 2015 Dodge Ram 1500 Rebel aktiva gallerluckor

Tesla Model S luftfjädringssystem sänkte också fordonets körhöjd vid motorvägshastigheter för förbättrad effektivitet. Även om det var en bra idé i praktiken, som vi såg flera gånger under de senaste åren, fick detta Teslas att kollidera med föremål på motorvägen, vilket ibland resulterade i förödande bränder. Sedan den obehagliga upptäckten har Tesla varit tvungen att uppdatera Model S-programvaran, vilket hindrar den från att jaga så lågt vid motorvägshastigheter.

För konsumenterna finns det ett par andra överväganden, ökad kostnad och komplexitet. Dessa tekniker - särskilt luftfjädring - är dyra och höjer bilens pris. De lägger också till ökad risk för opålitlighet och potentiella reparationskostnader under hela fordonets livslängd.

Åh så hal

Det finns några andra sätt att förbättra aerodynamik som inte kräver elektronik eller justerbara upphängningar. Medan vissa fysiklagar dikterar den perfekta formen för bilar, tänk den tårformade Prius, det finns sätt att utforma en bil utan att hugga samma form om och om igen.

Titta under en bil från 20 år sedan och du kommer att se en förvirrande virvar av avgas, konstruktionsdelar, fjädring och bränsletank slangar och pappor. Undersidan av en nydesignad bil är som jämförelse ett helt annat djur. De flesta av de icke-väsentliga mekanikerna har gömts bakom plast eller åtminstone noga undangömda. En slät undersida främjar jämnt luftflöde och minskat drag. Bäst av allt, dessa förbättringar kan göras med billig, enkel plast.

Range Rover Evoque Range Rover Evoque

Förutom extra undersida plast har biltillverkarna blivit smarta med plastlist och långsträckta stötfångare. Dessa förbättrar inte bara bilens visuella dynamik, de förbättrar också luftflödet, vilket gör bilen slätare i vinden. Dessa extra hängande delar visar sig vara lysande för den dagliga körningen. Men när en förare går ut från trottoaren ändras allt. Dessa delare och omslag minskar inte bara markfrigången, de är också lätta att skada.

Anekdotiskt känner jag en journalist som lyckades skada 20 000 dollar i en Range Rover Evoque genom att köra den genom några buskar. Det här kommer inte att vara den typ av problem som de mest förnuftiga förarna stöter på, men alla som hoppas kunna göra lite lätt terrängkörning bör vara på vakt.

Men biltillverkarna är inte nöjda med att ge sina bilar ett fint omslag; de vill börja trimma bitar på utsidan av bilen. Tro det eller ej, sidospeglar är ett överraskande stort bidrag till aerodynamiskt drag. Beroende på den exakta storleken och typen av bil kan borttagning av speglarna minska motståndet med så mycket som sex procent. Även om det kanske inte låter så mycket spelar det en stor roll för biltillverkarna.

Volkswagen XL1 Volkswagen XL1

Föreskrifter kräver för närvarande sidospeglar, men biltillverkare arbetar hårt för att ändra det. Faktum är att Tesla hoppades kunna ersätta sidospeglarna med kameror på den kommande Model X. Företagets oförmåga att ändra de federala myndigheterna kan vara ett bidrag till förseningarna i bilens utveckling, eftersom Tesla försöker hitta sätt att kompensera det effektivitet.

För att se varför Tesla är så desperat att göra dessa förbättringar behöver vi inte leta längre än Volkswagen hyper-miling-underverk, XL1. Den här bilen är förmodligen kapabel till 261 mpg. Det får inte bara dessa resultat tack vare en av de smalaste bilkarosserierna som någonsin producerats, en med en platt underkropp och en märkbar brist på sidospeglar, som - om du inte skulle sätta två och två ihop - gör det olagligt Stater.

Gränserna för aerodynamik

Så imponerande som denna teknik är, det är i slutändan något av ett plåster. För att se detta i praktiken, låt oss titta på Ram 1500 igen. Det kan ha alla fina aerodynamiska hjälpmedel i världen, men det är fortfarande tungt ... och använder ett törstigt utbud av motorer.

Däremot har Ford fokuserat på att minska vikten på sin nya F-150 2015 genom att använda karosserier av aluminium och investera kraftigt i - teoretiskt - effektiva turboladdade motorer. Resultatet är bränsleekonomi i nivå, eller till och med något bättre, än Ram.

Detta kommer till grund för frågan: aerodynamik är avgörande, men en hal form kan inte helt avskaffa en törstig motor eller en bryggvikt.

2015 Ford F-150 aerodynamik 2015 Ford F-150 aerodynamik

För konsumenterna erbjuder tillägg av klädsel och aktiv aerodynamik verkliga fördelar. Det är dock viktigt att förstå vilka kostnader de medför. Så terrängentusiaster vill se och se hur mycket plast som har limmats på sina fordon, medan andra som är intresserade av tillförlitlighet kanske vill överväga den ökade risken för aktiv aerodynamik.

När allt är sagt och gjort, så länge som regler kräver tung säkerhetsutrustning, kommer aerodynamik att spela en stor roll i framtiden.