Natuur, Leven en Technologie

aerodynamica: gestroomlijnd onderzoek


Inleiding

Het speelt al jaren een grote rol: onze voorraad fossiele brandstoffen is in zicht. Tenminste, als we met ons verbruik zo doorgaan als we nu bezig zijn. De industrie is natuurlijk een grote afnemer van de fossiele brandstoffen, maar ook ons vervoer is een grote speler in de markt van de fossiele brandstoffen. Om hier wat aan te doen, heeft men gekeken naar factoren die het brandstofverbruik van voertuigen beïnvloed. De rijstijl heeft bijvoorbeeld invloed, vandaar de vele aandacht die uitging naar het Nieuwe Rijden. Een andere factor die van invloed is op het brandstofverbruik is de luchtweerstand van een voertuig. De tak van de wetenschap die zich hier mee bezighoudt, noemt met de aerodynamica.

Vrachtwagen of Formule 1-auto

Een grote factor binnen de luchtweerstand is het frontale oppervlak, zeg maar de voorkant, van een auto. Zo heeft een vrachtwagen een veel hogere luchtweerstand dan een Formule 1-auto. Met dezelfde motor zou een vrachtwagen veel meer brandstof verbruiken bij dezelfde snelheid. Men doet veel onderzoek naar de vraag hoe men voertuigen meer aerodynamisch kunnen maken. Dit onderzoek vindt plaats in windtunnels. 

Kleppen en flappen

Het onderzoek naar de aerodynamica van voertuigen heeft al diverse oplossingen geleverd. Dit zie je wel aan het feit dat binnen de Formule 1 bijna elk jaar per renstal een gedeeltelijk nieuwe auto gepresenteerd wordt. Per renstal is er een team van werknemers continu bezig om de aerodynamica van de auto te verbeteren. Niet voor het brandstofverbruik maar voor de snelheid. Op het gebied van brandstofbesparing zijn voor vrachtwagens dakspoilers tegenwoordig bijna standaard, maar dit was vroeger niet vanzelfsprekend. Recente oplossingen zijn er in de vorm van een ‘boat tail’ die achter de huiftrailer wordt geplaatst. Deze oplossing richt zich dus niet op het frontale oppervlak, maar op de luchtstroom achter de vrachtwagen. Dan zijn er natuurlijk ook nog de personenauto’s. Oplossingen van vandaag de dag zijn bijvoorbeeld te zien bij Volkswagen. Hun ‘Bluemotion-modellen’ hebben een grille met minder grote openingen en dichte wieldoppen in plaats van open lichtmetalen velgen. 

De lucht in

Een ander aspect waar je je op kunt richten is de aerodynamica binnen de luchtvaart. Het spreekt voor zich dat een vliegtuig in de vorm van een doos nooit de lucht in zal gaan. De aerodynamica is daarom een belangrijk onderdeel van de luchtvaart. Een vliegtuig kan de lucht in door de lift die wordt veroorzaakt door de vleugels. De vleugels beïnvloeden de luchtstromen blijkbaar zodanig dat ze lift opwekken. Een belangrijke wet binnen de aerodynamica van vliegtuigen is de wet van Bernoulli. Hier zijn leuke experimenten mee te doen.

onderzoeksvragen

Onderzoek
Hoe wordt de luchtweerstand van een voertuig bepaald?

Factoren
Welke factoren bepalen de luchtweerstand van een voertuig

Technieken
Welke technieken worden toegepast om een voertuig meer gestroomlijnd te maken?

Besparing
In welke orde van grootte ligt de brandstofbesparing van die technieken?

Vliegen

Hoe zorgt aerodynamica ervoor dat vliegtuigen kunnen vliegen?