Modyfikacje bryły samochodu można spotkać wszędzie. Stosują je wszyscy – od samych producentów, przez miłośników wiejskiego tuningu, zapalonych majsterkowiczów próbujących dostosować samochód do swoich potrzeb, po zespoły wyścigowe. Najbardziej widoczne i popularne rozwiązania służące poprawieniu aerodynamiki lub wyglądu są jednak w języku potocznym wrzucane do jednego worka, mimo różnic w wyglądzie, sposobie działania i celu w jakim są stosowane.
Zanim jednak do tego wszystkiego przejdziemy, zacznijmy od krótkiej historii usprawnień aerodynamiki.
Walka z niewidzialnym przeciwnikiem
Tuż po wynalezieniu samochodu zaczęło się bicie rekordów prędkości. Choć z początku elementem ograniczającym możliwości samochodu były możliwości silnika i układu przeniesienia napędu, te problemy zostały szybko rozwiązane i prędkość maksymalna była ograniczana wyłącznie przez stosunek mocy do oporów. Choć opory toczenia i straty na układzie napędowym bez wątpienia mają wpływ na osiągi, największym wrogiem były (i dalej są) opory aerodynamiczne. Aby rozwiązać te problemy, sięgnięto po znane z lotnictwa rozwiązania – wysmuklanie, wygładzanie i wydłużanie bryły samochodu.
Sunbeam 350HP do bicia rekordów prędkości z aerodynamicznym ogonem i owiewkami zasłaniającymi tylną oś.
Nieprzewidziane komplikacje
Wraz ze zwiększaniem się prędkości osiąganych przez samochody, odkryto kolejne przeszkody. Podstawową była siła nośna. Zjawisko, które pozwoliło samolotom wznieść się w powietrze, próbowało robić to samo z samochodami na mniejszą skalę – nie było jeszcze mowy o odrywaniu się samochodu od ziemi, ale generowana przez przepływ powietrza siła zmniejszała nacisk kół na nawierzchnię. Przez to opony nie mogły zapewniać oczekiwanej przyczepności i trakcji, musząc wciąż walczyć z bezwładnością takiej samej masy. Efektem była utrata stabilności.
Sama walka z oporami również nie była łatwa. Optymalna aerodynamicznie sylwetka kropli wymagała znaczącego zwiększenia wymiarów samochodu, co podnosiło koszty, zmniejszało walory użytkowe i utrudniało zgodne z przepisami mocowanie takich elementów jak lampy czy tablice rejestracyjne, a zmniejszanie powierzchni czołowej wiązało się z utratą miejsca zarówno dla pasażerów jak i komponentów mechanicznych.
Reklama Tatry 77 z lat 30.
Pierwsze skrzydła i „płetwy”
Aby rozwiązać problemy ze stabilnością pojazdu, po raz kolejny sięgnięto po rozwiązania z lotnictwa. Zaczęto od stabilizatorów, nazywanych często „płetwami”. Nie przeciwdziałały one wytwarzanej przez nadwozie sile nośnej, ale służyły jako odpowiednik znanego z samolotów statecznika pionowego. Kierując przepływem powietrza, zapobiegały uciekaniu tylnej osi przy większych prędkościach.
Choć płetwy na stałe zadomowiły się w motoryzacji, dalej nie rozwiązywały problemu utraty przyczepności opon. W tym celu sięgnięto po kolejne znane z lotnictwa rozwiązanie – skrzydła. Pod koniec lat 20. Fritz Opel zbudował serię napędzanych silnikiem rakietowym prototypów. Aby opanować osiągającego 240 km/h potworka, konstruktorzy wykorzystali zamontowane „do góry nogami” profile lotnicze.
Napęd rakietowy szybko okazał się ślepym zaułkiem rozwoju motoryzacji, a większość prób jego wykorzystania kończyła się całkowitym zniszczeniem maszyny. Opel Rak 2 jest jednym z niewielu prototypów tego typu, który przetrwał do dnia dzisiejszego.
Spóźniony zawodnik – spoiler
Zdecydowanie najpopularniejsza metoda modyfikowania przepływu wokół samochodu jakim jest spoiler, rozpowszechniła się dość późno. Wraz z rozwojem aerodynamiki zmieniano jednak podejście do konstruowania nadwozi. Na przełomie lat 50. i 60. doszło do wywrócenia aerodynamicznego wyścigu zbrojeń do góry nogami. Okazało się, że wbrew „chłopskiemu rozumowi” wyraźne krawędzie kończące linię nadwozia dawały znacząco niższe opory niż zaokrąglone tyły dotychczasowych samochodów. Podobnie jak odpowiednio umieszczone „listwy” wystające poza obrys samochodu.
Równie dużym szokiem było źródło tych rewelacji. Enzo Ferrari otwarcie lekceważył aerodynamikę jako narzędzie dla tych, którzy „nie potrafią budować silników”. Jednak to Ferrari w 1961 r. pokazało nowy tył modelu 196 Dino SP ze spoilerem z tyłu nadwozia. Wkrótce spoilery zaczną trafiać zarówno do samochodów drogowych jak i wyścigowych.
Ferrari 196 Dino SP / zdjęcie: RM Sotheby’s
Zwycięstwo wiedzy nad wiarą
W 1956 r. Michel May zamontował skrzydło na swoim Porsche 550 przed wyścigiem 1000 km Nuerburgring. Pomysł zadziałał aż zbyt dobrze – zaprojektowany i prowadzony przez 22-letniego amatora „ulep” okazał się szybszy od konkurencji, wliczając fabryczne maszyny Porsche. Zakazano jednak dalszego stosowania podobnych rozwiązań, a większość producentów dalej uważała walkę o docisk za grę niewartą świeczki.
Choć oficjalnym powodem do zakazania skrzydła były wątpliwości co do bezpieczeństwa, głównym lobbującym za tą decyzją był szef fabrycznego zespołu Porsche, który bał się kompromitacji w walce z niedoświadczonym amatorem. Kilka lat później May dostanie pracę w Porsche, jednak odejdzie do konkurencji poznawszy rolę przedstawicieli marki w zakulisowych gierkach, które doprowadziły do dyskwalifikacji skrzydlatego 550 w 1956 r.
Wszystko zmieniło się w drugiej połowie lat 60. Na torach Stanów Zjednoczonych pojawił się Chaparral 2E, który pomimo tylko jednego zwycięstwa wstrząsnął światem motorsportu. W tym samym czasie Michel May opowiedział Mauro Forghieriemu o swoim uskrzydlonym Porsche. W 1968 r. Colin Chapman zaprezentuje Lotusa 49, który wyposażony w tylne skrzydło wygra Grand Prix Monaco. Jednak już podczas kolejnego wyścigu Ferrari pojawi się z zaprojektowanym przez zespół Forghieriego pakietem aerodynamicznym i zdominuje zawody na Spa Francorchamps. Wiara w dominację niskich oporów za wszelką cenę nie przetrwała zderzenia z rzeczywistością, a aerodynamiczny wyścig zbrojeń przerzucił się na szukanie nowych źródeł docisku.
Chaparral 2E posiadał kosmiczną jak na swoje czasy technologię – ruchome skrzydło i klapy, dzięki którym kierowca mógł wybierać między dociskiem, a niższymi oporami.
Spoiler a skrzydło
Czym różni się spoiler od skrzydła? Z punktu widzenia konstrukcyjnego i zasady działania, skrzydło to element aerodynamiki, który może działać „samodzielnie” i posiada kształt profilu lotniczego, a do działania potrzebuje przepływu sporej ilości powietrza pod spodem (większość docisku jest generowana przez powietrze podążające łukiem po dolnej powierzchni skrzydła, ot kolejny raz gdy rzeczywistość działa wbrew mitom i chłopskiemu rozumowi).
Pierwsza generacja Audi TT otrzymała spoiler po premierze – zaokrąglony tył generował sporą siłę nośną, co doprowadziło do serii wypadków na autostradach. Lotka rozwiązała problem.
Spoiler jest mocowany do nadwozia i „staje się jego częścią”. Może pracować tylko jako część nadwozia i zamontowany na innym samochodzie da zupełnie inne efekty.
Skoro już mowa o efektach, to występuje również znacząca różnica w celu stosowania skrzydeł i spoilerów. Skrzydło, przez swoją zasadę działania, zawsze powoduje zwiększenie się oporów. „Straty” energii wykorzystuje do tworzenia docisku. Spoiler służy do optymalizacji przepływu powietrza i może służyć zmniejszaniu oporów aerodynamicznych, zwiększaniu docisku, a czasami spełnia obie te funkcje naraz.
Niektóre samochody, tak jak to Porsche 911 GT3, korzystają zarówno ze spoilera jak i skrzydła do osiągnięcia zamierzonych parametrów aerodynamicznych
Rodzaje spoilerów
W grupie 5 przednie spoilery z czasem zaczęły ewoluować we wczesne formy splitterów. Niezależnie od klasyfikacji, trudno wyobrazić sobie wciskanie czegokolwiek pod przedni zderzak widocznej na zdjęciu Lancii Bety Monte Carlo.
W latach 60. najczęściej występującymi spoilerami były „zadarte” w górę klapy bagażnika i listwy pod zderzakami. W latach 70. w samochodach wyścigowych zaczęły pojawiać się „tamy powietrzne” (kalka z j. ang.), które częściowo blokowały dostęp powietrza pod samochód i tworzyły tym samym strefę niskiego ciśnienia pod podwoziem. Dawała ona docisk poprzez „przysysanie” samochodu do ziemi i ograniczała opory zmniejszając kontakt powietrza z „bałaganem” przewodów, mocowań czy wydechu znajdującego się pod samochodem. Wraz z rozwojem aerodynamiki bardzo powszechne stały się proste spoilery „przedłużające” linię dachu, które zaobserwować możemy w prawie każdym nowoczesnym samochodzie z dwubryłowym nadwoziem.
Ostre zewnętrzne krawędzie tylnego zderzaka i przedłużający linię dachu spoiler walczą zarówno z oporami powietrza jak i „unosem” powodowanym niechcianymi zawirowaniami powietrza.
Skrzydła w samochodach drogowych
Do samochodów drogowych skrzydła zawitały ze względów homologacyjnych – niektóre serie wymagały pokrewieństwa pakietów aerodynamicznych między wyścigówkami, a ich odpowiednikami przeznaczonymi na drogi publiczne. Z czasem jednak ludzie oswoili się z widokiem wystających z tyłu samochodów i widok wystającego z tyłu samochodu „parapetu” przestał budzić oburzenie.
Dodge Charger Daytona powstał tylko po to by wygrywać w Nascar. Podczas premiery większość branży motoryzacyjnej w Stanach określiła go jako najbrzydszy samochód w historii.
W latach 70. skrzydła cieszyły się popularnością jako opcja poprawiająca wygląd wielu muscle i pony carów, w latach 80. staną się standardowym wyposażeniem poprawiającym osiągi samochodów sportowych i super-samochodów. Wiele modeli usportowionych jest kojarzonych na stałe z wielkim skrzydłem na klapie bagażnika. Od razu przychodzą na myśl Subaru Impreza STI i Mitsubishi Lancer Evo, nawet jeśli zwykle ich „półki” są błędnie określane spoilerami.
Pomimo częściowej śmierci przepisów i modeli homologacyjnych w motorsporcie, wielkie skrzydła i poszerzone nadkola nigdy nie wyjdą z mody.
Jaki z tego wniosek? W sumie to żaden
W języku potocznym określenie spoiler i skrzydło są i dalej będą używane naprzemiennie (czasami nawet wkradając się do materiałów udostępnianych przez profesjonalne zespoły i serie wyścigowe) i nikomu krzywda się z tego powodu nie stanie. Podobnie jak w wielu innych przypadkach uważam, że poprawianie „błędów” tego typu nie jest szczególnie potrzebne, tak zawsze jest jakoś przyjemniej się czyta opisy, w których użyte są prawidłowe, precyzyjne określenia. A żeby nie było zbyt łatwo i dać Wam temat do rozmyślań, to na koniec zapraszam do próby zaklasyfikowania tego typu tworów mocowanych wyłącznie w celach estetycznych:
„Skrzydełka” pasują do większości samochodów jak pięść do nosa, minimalny oferowany przez nie docisk nigdy nie zostanie wykorzystany, a zwiększony opór zwiększa zużycie paliwa o jakieś dodatkowe 0,1 l/100 km. Ale nikogo to nie obchodzi, bo mają swój urok i przez to że istnieją, świat jest nieco weselszym miejscem.
