Hệ số cản không khí - bí kíp thiết kế ôtô

Hệ số cản càng thấp, xe càng đạt hiệu suất khí động học, khi đó vận hành sẽ mượt mà, tăng tốc tốt và đỡ tốn nhiên liệu.

Hệ số cản không khí Cd (Car Drag Coefficient) có tác động lâu dài tới tốc độ tối đa, độ ổn định và mức tiêu thụ nhiên liệu của xe. Trong động lực học của chất lỏng, hệ số kéo là đại lượng định lượng lực cản hoặc kháng của vật thể trong môi trường không khí hoặc nước. Đối với xe hơi, hệ số cản là lực mà không khí xung quanh cản xe khi xe di chuyển như thể muốn dừng xe hoặc làm chiếc xe chạy chậm lại.

Mercedes CLA 180 thử nghiệm trong hầm gió.

Chính vì vậy, xe hơi phải được thiết kế với hệ số lực cản càng thấp càng tốt. Xe có hệ số lực cản cao, ngoài việc khó điều khiển với tốc độ cao, sẽ cần một lượng nhiên liệu lớn để làm việc, duy trì tốc độ. Tính toán hệ số lực cản là một công thức toán học phức tạp có liên quan đến tốc độ, mật độ không khí và bề mặt tiếp xúc. Việc thiết kế các hầm gió trong trong các thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến hệ số cản. 

Một chiếc sedan có hệ số lực cản nằm trong khoảng 0,25 đến 0,3 trong khi một chiếc SUV với hình dạng hộp của nó có hệ số lực cản từ 0,35 đến 0,45. Tuy vậy, điều này không đồng nghĩa với việc xe nhìn càng thể thao nhỏ gọn thì hệ số càng thấp.

Một ví dụ điển hình là những chiếc xe đua Công thức 1 (Formula 1) có hệ số lực cản từ 0,7 đến 1,1 tùy thuộc vào thiết kế của từng hãng, nhưng một chiếc Hummer H2 có hệ số lực cản chỉ ở mức 0,57. Vì sao xe F1 lại có hệ số lực cản lớn?

Xe đua cần sức cản để tăng lực ép xuống mặt đường khi vào cua ở tốc độ cao. Lực cản càng cao, lực ép càng lớn. Lực cản thấp xe dễ bị nâng và hất văng khỏi đường chạy.

Hệ số lực cản thường gắn với những chiếc xe nhất định, chứ không phải cho cả một dòng xe. Ví dụ, một chiếc Mercesdes CLA 180 có hệ số lực cản là 0,22 nhưng những phiên bản CLA khác lại có hệ số lực cản khác, phụ thuộc vào trang bị hay thiết kế bodykit khác nhau.

Ngày nay, có 5 mẫu xe có hệ số lực cản thấp, ngoài chiếc Mercedes CLA kể trên, còn có BMW 520d EfficientDynamics 2017 (cũng là 0,22), Tesla Model 3 (0,23), Alfa Romeo Giulia Advanced Efficiency (0,23) và Audi A4 2.0 TDI ultra (0,23). 

Khánh Vân
Theo Autoevolution