Wie Aerodynamik am Auto funktioniert
Vom Winde umweht

Luftwiderstand, cW-Wert – wohl jeder Autofahrer kennt diese Begriffe. Doch was sich wirklich dahinter verbirgt, das ist kaum jemandem bekannt. Die Aerodynamik eines Fahrzeugs birgt immer noch Geheimnisse.
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Es gibt Fragen, bei denen die Antwort glasklar erscheint: Zum Beispiel die, ob ein großer Lastwagen oder ein moderner Formel 1-Bolide den besseren cw-Wert und damit einen geringeren Luftwiderstand aufweist. Grundsätzlich steht ein Lkw sicher nicht sehr gut da – das bislang aerodynamischste Serienauto der Welt, der Mercedes CLA BlueEfficiency, hat einen cW-Wert von 0,22, dicke Laster kommen auf 0,6 bis 0,8. Ein Formel-1-Auto wiederum sieht sportlich aus und ist es auch, in Sachen Luftwiderstand wirkt es jedoch wie die sprichwörtliche Schrankwand. Die cW-Werte des Starterfeldes liegen aktuell bei etwa 1,2, was dem Niveau eines Oldtimers wie dem ab 1908 gebauten Model T von Ford entspricht.

Grund für die schlechten Werte: Moderne Formel-Rennwagen sollen nicht einfach nur schnell durch den Wind schlüpfen. Sie benötigen vielmehr vor allem Anpressdruck. Die Luft soll also mit aller Kraft auf Spoiler und Verkleidungen drücken, damit die Fahrer möglichst schnell um die Kurven kommen. Beim Straßenauto sind die Anforderungen völlig andere: Hier will man dem Wind möglichst wenig Widerstand bieten, um den Verbrauch zu senken und höhere Geschwindigkeiten auf der Geraden zu erlauben.

Fragt man sich nun, was der viel zitierte cW-Wert eigentlich ist, dann lautet die Antwort jedoch: Ein Anhaltspunkt, nicht mehr und nicht weniger. cW setzt sich aus dem c für Konstante und dem W für Widerstand zusammen. Es handelt sich dabei um eine sogenanntes „dimensionsloses Maß“, also eine Zahl, der keine physikalische Größe zugeordnet werden kann. Laut Rupprecht Müller vom ADAC-Technikzentrum in Landsberg bezeichnet der Wert in erster Linie „die Qualität einer Form“, die einem Widerstand wie der Luft ausgesetzt wird. „Der cW-Wert ist vor allem eine Beurteilungsgröße, um die Dinge vergleichbar zu machen.“ Ein Autofahrer weiß damit, dass ein Auto cW-Wert 0,28 windschlüpfriger ist als eines mit 0,4.

Daher gilt der cW-Wert zwar als Indikator für die Aerodynamik eines Autos, doch er ist im Grunde nur ein Teil der gesamten Wahrheit. Soll tatsächlich der Strömungswiderstand errechnet werden, also die Kraft, die dem Auto durch die Luft entgegengesetzt wird, dann ist weiteres Wissen notwendig: Die Geschwindigkeit des Auto muss eingerechnet werden, dazu weitere Werte wie die Dichte der Luft.

Ist das an sich schon kompliziert genug, kommt bei der Berechnung des gesamten Strömungswiderstandes eines Fahrzeugs noch ein weiterer Faktor hinzu: Die Stirnfläche. Das ist jene Fläche, die als Schatten auf einer Wand erscheint, wenn das Auto genau von Vorne mit einem Scheinwerfer angestrahlt wird.

Laut Daimler liefert die Kombination der Daten von cW-Wert und Stirnfläche (A) das aussagekräftigste Ergebnis bei der Messung von Fahrzeugen: Das Maß der Stirnfläche in Quadratmetern wird daher mit dem cW-Wert genannten Luftwiderstandsbeiwert multipliziert,  aus cW und A entsteht dann der Wert „cW x A“.

Wie sich cW-Wert und der Stirnfläche (A) gegenseitig beeinflussen, das erklärt Daimler anhand der Entwicklung des Spitzenmodells des Hauses – der S-Klasse. Das erste Modell, das hier gezielt in Hinblick auf die Aerodynamik entwickelt wurde, war die 1979 erschienene Baureihe W 126. Nach langer Detailarbeit erreichte man bei der einen cW-Wert von 0,359 und damit einen Spitzenwert. Die Stirnfläche (A) des Autos maß 2,1283 Quadratmeter, was multipliziert mit dem cW-Wert  einen Gesamtwiderstand (cW x A) von 0,7641 ergab.

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  • ... nur um das nochmal ganz klar zu haben:
    Im Artikel wird keine falsche Aussage gemacht.

    Die Aussage von GilHorn ist auch richtig. Sie beschäftigt sich aber mit einer Druckdifferenz und nicht mit der Widerstandskraft.

    Hope it helps.

    BikeMike

  • Kommentar an GilHorn:

    Es ist richtig: die Druckdifferenz ist proportional Geschwindigkeitsquadrat mal Cw-Wert.

    Die resultierende, auf das Fahrzeug wirkende Kraft ist aber proportional Druck mal Fläche, d.h. die Druckwiderstandskraft enthält die Querschnittsfläche als Faktor, wenn man mit dem Cw-Wert arbeitet.
    Die Antriebskraft muss gleich der Druckwiderstandskraft sein, wenn man den Anteil durch viskose Kräfte vernachlässigt, so dass bei gegebener Antriebsleistung die Fahrtgeschwindigkeit von Cw-Wert mal Querschnittsfläche abhängt.

    BikeMike

  • Schön dass Sie das gleich auf Ihren Kommentar beziehen und nicht auf den, der sich über die Verwendung des Wortes "windschlüpfrig" auslässt. Im Übrigen bin ich sachkundig genug, um festzustellen, dass der Artikel das, was er zum Ausdruck bringen wollte - nämlich dass der weiteren Optimierung des cw-Wertes technische und praktische Grenzen gesetzt sind -, auch vollständig zum Ausdruck gebracht hat.

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