Actieve aerodynamica voor dummies

Actieve aerodynamica is verboden in de meeste raceklassen. Maar ter ondersteuning van de bekende TG-theorie dat de frase ‘een auto voor de openbare weg, geboren op het circuit’ eigenlijk altijd marketingonzin is, maken de meer extreme straatauto’s tegenwoordig steeds vaker gebruik van actieve aerodynamica, in de vorm van bewegende vleugels en andersoortige (soms verborgen) flaps – laten we ze flappen noemen, dat klinkt wel zo gezellig.

Het meest uitzinnige voorbeeld

Deze maand kregen we wellicht het meest uitzinnige voorbeeld van actieve aerodynamica onder ogen dat we ooit hebben gezien: een soort kermisattractie boven de kont van de ­Zenvo TSR-S. Echter, de theorie erachter, die klopt. Een vliegtuig draait door te leunen. Dan zijn de vleugels niet alleen bedoeld voor opwaartse druk, maar ook bedoeld om richting te geven aan een voertuig.

Hetzelfde geldt voor de Zenvo, behalve dan natuurlijk dat de vleugels op auto’s precies tegenovergesteld functioneren aan die op vliegtuigen: ze zijn bedoeld om je op de grond te houden. Waar een vliegtuig draait met de binnenste vleugeltip naar beneden, wijst die van de Zenvo naar boven. Wat er in feite gebeurt, is dat de vleugel de achterkant van de auto naar de binnenkant van de bocht duwt, onafhankelijk van de grip van de banden.

Meer neerwaartse druk op de binnenste band

Maar er is ook nog een ander effect. De non-verticale kracht van de vleugel zorgt ook voor meer neerwaartse druk op de binnenste dan op de buitenste band. Daardoor blijft de auto horizontaler op de weg, en dat helpt de band aan de binnenkant meer grip te vinden, aangezien de grip van een band afhankelijk is van de hoeveelheid neerwaartse kracht die op de band drukt.

Asymmetrische vleugeltoepassingen zijn iets van de laatste tijd. Ten dele omdat het enorm veel rekenkracht vergt om het goed te doen. De eerste auto die er gebruik van maakte, was de Pagani Huayra, die zowel aan de voor- als de achterkant is uitgerust met een stel flappen. Zoals bij de meeste beweegbare achterspoilers (waaronder die op de Zenvo) veranderen ze de hoek waarin ze staan als je remt – waardoor er meer weerstand ontstaat. Maar onafhankelijk van elkaar kunnen ze alle vier bewegen, waardoor de kracht per band kan worden gedoseerd.

Een effectieve luchtstroom onder de auto

Maar omdat de flappen in dit geval vrij smal zijn en zich nogal centraal in de auto bevinden, zorgen ze niet voor een effectieve luchtstroom onder de auto, en ook die doet ertoe. Pagani lijkt het idee in de Huayra BC dan ook even op sterk water te hebben gezet.

Maar het was wel een spektakel om ze in actie te zien. Je ziet de laterale aerodynamica op de Lamborghini Huracán Performante niet eens zitten, maar allemensen, wat lijkt het goed te werken. De achtervleugel heeft holle steunen, en daarin bevinden zich kleine vlinderflapjes. Als de vlinders dicht zijn, gedraagt de vleugel zich normaal. Maar zoals bij alle spoilers zorgt downforce zorgt ook voor luchtweerstand. Dus ga je hard op een recht stuk, dan openen de vlindertjes zich, waardoor er lucht naar boven kan stromen in de vleugelpylonen, die tegen de onderkant van de vleugel stoot, waardoor de luchtweerstand wordt gereduceerd. De flapjes sluiten zich als je remt, en dan heeft de auto zeven keer zoveel downforce.

Maar er is meer

Maar dat is niet het hele verhaal van de ALA. Het linker- en rechterkanaal in de vleugel opereren in voorkomende gevallen ook afzonderlijk van elkaar. Dus bij een bocht naar rechts opent de auto alleen de linkerflap. Dat betekent dat de downforce naar de rechterkant van de auto gaat, en (net als bij de Zenvo) het binnenste wiel meer tractie krijgt. Plus: er ontstaat meer luchtweerstand aan de binnenkant, waardoor de auto de bocht in wordt geduwd.

De aardigheid van ALA schuilt ’m erin dat die vlinderflapjes en hun actuatoren klein en licht zijn, maar hetzelfde effect sorteren als een hele bewegende vleugel. Dat is een enorme gewichtsbesparing, want zelfs al maak je een vleugel van koolstofvezel, mede door toedoen van de actuatoren en de steunen zijn ze altijd relatief zwaar. Misschien dat de vleugel van de McLaren Senna daarom wel kantelt, maar niet in de carrosserie verzinkt zoals bij de P1 of een Bugatti: dat is een simpeler mechanisme, en dus lichter. Daarbij: omdat de vleugel zich niet terugtrekt, kunnen er aan de uiteinden ook endplates (van die dwarsvleugeltjes) gebruikt worden. Daardoor valt de lucht niet van de vleugel af en wordt zijn effectiviteit enorm verhoogd. Zie daar ook het simpele vernuft – 30 jaar geleden – van de gesloten ‘loop’-achterspoiler van de ­legendarische Ferrari F40.

Bevestigd op een aparte plek

De vleugel van de Senna ziet er nog meer sinister uit omdat de bevestigingen van de draaipunten niet aan de onderkant van de vleugel zitten, maar er bovenop. Daardoor kan de gewelfde onderkant van de vleugel vrij blijven, en laat het nou net dat deel zijn dat het meeste werk verricht. De Senna heeft, net als de Aston Martin ­Valkyrie, een adaptief anti-rolsysteem en verlaagt zichzelf in de Track-modus, waardoor de bodemaerodynamica effectiever is.

Een andere auto waar een aan de bovenkant opgehangen, kantelbare dubbeldeks vleugel uit steekt, is de Koenigsegg One:1. Maar de ‘poten’ waar die vleugel op rust, hebben de vorm van een soort vinnen die op zichzelf al bijdragen aan de stabiliteit van de verder zo ronde vormen van de auto, die hij erfde van andere Koenigseggs. Vergelijk dat eens met de Senna: diens carrosserie heeft zo veel hoeken en rechte lijnen dat een paar vinnen daar echt geen verschil meer gaan maken. De Mercedes-AMG Project One heeft ook een vin. Als de auto stilstaat, ziet deze centrale uitstulping er vreemd taps uit. Dat heeft echter een reden: zo kan de achtervleugel omhoog­komen, inclusief de tweede luchtrem-flap die daarin zit. Jazeker: deze actieve aerodynamica heeft eigen actieve aerodynamica.

Auto’s met verschillende vormen

De uitzinnige vormen van deze auto’s zijn radicaal anders dan die van bijvoorbeeld de McLaren F1, die zo goed als geen duidelijk zichtbaar spoilerspul had. Toch zat ook die auto razend slim in elkaar, niet alleen in zijn basisvorm, maar ook op detailniveau. Zo had hij een soort ventilator onder de vloer om de luchtdruk onder de auto te verminderen, en – toen al – een flap aan de achterkant die omhoog kwam tijdens het remmen. Die flap had twee functies: het effect van de diffuser werd aanzienlijk versterkt en er werden kanalen geopend die de achterste remschijven van verkoelende lucht konden voorzien.

Die subtiliteit is bepaald iets anders dan de vleugel die menig slaapkamermuur sierde, een paar decennia geleden: de V-vleugel die achterop de Lamborghini Countach LP5000S zat. Die voegde gewicht en luchtweerstand toe en blokkeerde het toch al minimale zicht naar achteren. Hij had geen enkel aerodynamisch effect, althans niet in z’n voordeel. Maar wat zag het er snel uit. En zulke zaken bestaan nog steeds. Neem de prachtige S-vormige secties aan weerszijden van het achterste deel van de cockpit van de BMW i8. Verminderen die de luchtweerstand? Nee, zo wordt ons verteld. Voegen ze downforce toe? Nee. Houden ze de ruiten schoon, wellicht? Nee. Wat dan wel? We vinden ze gewoon mooi, vertelde een designer ons, maar ‘voor de lucht zijn ze absoluut onzichtbaar’.