Aerodinamika vozila 13. 07. 2026. / Matko Jović

Aerodinamika: oblikom protiv potrošnje

U nastojanju da unaprjeđenjem aerodinamike smanje potrošnju goriva, proizvođači se moraju boriti, ne samo protiv fizikalnih zakona, već i bezbrojnih propisa i uredbi koji definiraju dimenzije vučnih i priključnih vozila.

Ispitivanja u zračnom tunelu vrlo su važan dio razvoja novih modela, ali kamioni prije svega moraju ispunjavati svoju svrhu te biti u skladu s propisima.

U cestovnom prijevozu potrošnja goriva, odnosno njezino smanjenje, jedan je od najvažnijih čimbenika s kojima se susreću prijevoznici i proizvođači vozila. Za prijevoznike je trošak goriva, pogotovo u uvjetima visoke cijene energenata, kao što je sada, jedan od najvećih izdataka poslovanja te smanjenje potrošnje ima direktne financijske učinke.

Proizvođači nastoje smanjiti potrošnju kako bi imali konkurentan kamion (ili autobus) jer se model s prevelikom potrošnjom neće dobro prodavati, ali također i zbog propisa o obveznom smanjenju emisije CO₂.

Aerodinamika 003 — Usporedba poremećaja strujanja zraka oko autobusa u slučaju da ima ugrađene klasične retrovizore, odnosno ako ih zamijeni s kamerama

EU propisi predviđaju postupno smanjenje emisije novih vozila, što proizvođači, osim uvođenjem modela s nultom emisijom, pokušavaju napraviti i smanjenjem potrošnje klasičnih modela.

Kako smanjiti potrošnju goriva?

Koje su mogućnosti smanjenja potrošnje? Daljnja optimalizacija pogonskog sustava (motora i prijenosa), uvođenje pametnih sustava poput prediktivnih tempomata, gume s manjim otporima te unaprjeđenja na aerodinamici, sve to može doprinijeti smanjenju potrošnje.

Moderni dizel motori su maksimalno iskoristili termodinamičke mogućnosti i stupanj iskoristivosti je na granici teoretskog, odnosno potencijal smanjenja potrošnje minimalan. Isto vrijedi i za ostala rješenja, tako da najviše mogućnosti nudi aerodinamika, pri čemu ne smijemo zaboraviti na brzinu.

Aerodinamika 011 — DAF je prvi proizvođač koji je produžio (kod XG+ modela za 330 mm) i zaoblio kabinu što je smanjilo otpor zraka i povećalo prostor za vozača

Pri brzini od 80 km/h tegljač s poluprikolicom (na ravnoj podlozi), samo na savladavanje otpora zraka troši gotovo polovicu ukupne potrošnje goriva. Pri brzini od 90 km/h otpor zraka "proguta" čak dvije trećine ukupne potrošnje goriva, što pokazuje velike mogućnosti uštede u potrošnji smanjenjem otpora zraka, ali to nije lako postići.

Što utječe na otpor zraka?

Iako je zrak svuda oko nas u pravilu ga ne primjećujemo i u uobičajenim dnevnim aktivnostima nam ne predstavlja nikakav problem. Gibanje kroz zrak je u pravilu lagano jer je vrlo rijedak te ga u kubičnom metru (pri normalnim uvjetima) ima tek 1,2 kg. Za usporedbu - kubični metar vode teži 1.000 kg.

Aerodinamika 005 — Razlika između najviše i najniže vrijednosti koeficijenta zraka osnovnih oblika je gotovo 30 puta, a toliko se razlikuje i utrošak energije koju je potrebno potrošiti za kretanje

Prilikom gibanja nekog objekta kroz zrak (ili bilo koji medij) njegove se molekule moraju razmaknuti kako bi objekt prošao te ponovno ispuniti taj prostor nakon što on prođe. Što je medij gušći, to je kretanje sporije, odnosno za njega moramo utrošiti više energije.

Osim gustoće, drugi važan faktor je brzina. Pri nižim brzinama kretanja zrak gotovo da i ne pruža otpor, ali kako se brzina povećava, tako otpor zraka postaje sve veći, pri čemu raste i količina energije koju moramo uložiti kako bismo zadržali brzinu kretanja. Zašto se to događa?

Aerodinamika 002 — Pri brzini od 90 km/h tegljač na ravnoj podlozi troši dvije trećine ukupne potrošnje goriva samo na savladavanje otpora zraka

Objekt (u našem slučaju vozilo) koji se kreće razmiče zrak koji mu se nađe na putu, ali pri višim brzinama se sve molekule zraka ne stignu maknuti, pa se zrak skuplja ispred vozila, stvarajući područje povišenog tlaka.

U isto vrijeme, na stražnjem dijelu vozila nastaje područje niskog tlaka jer se zrak ne stigne dovoljno brzo vratiti u 'rupu' koju je napravilo vozilo u gibanju. Razlika između ovih tlakova je sila otpora zraka koja djeluje suprotno smjeru gibanja te nastoji zaustaviti vozilo.

Aerodinamika 010 — Kombinacija tegljača i poluprikolice koja pokušava donekle pratiti idealni oblik kišne kapi ima manji otpor zraka o klasične kombinacije, ali to znači i manju visinu poluprikolice u stražnjem dijelu

No to nije sve jer postoji i trenje zraka koje klizi po površini vozila, a također i otpori zraka koji (uvjetno rečeno) prolazi kroz vozilo, odnosno sustav hlađenja, ventilaciju i slično, što također generira određene otpore.

Svi navedeni otpori zajedno daju ukupni otpor zraka, a njegova veličina ovisi o brzini kretanja, obliku i čeonoj projekciji (površini) vozila. Tu je, naravno, i spomenuti utjecaj gustoće zraka, no na njega ne možemo utjecati.

Aerodinamika 019 — Samo ugradnjom kamera umjesto retrovizora, moguće je smanjiti potrošnju do čak 1,5 posto

Kako smanjiti otpor zraka?

Budući da gustoću ne možemo mijenjati, ostaju mogućnosti smanjenja čeone površine, oblika i brzine. Čeona projekcija našeg kamiona (ovisno o veličini kabine) može biti i do 10 m², što je dosta, ali da bi značajno smanjili projekciju morali bi jako smanjiti kabinu, ali i prikolicu, što je suprotno namjeni vozila.

Aerodinamika 006 — Zrak koji ulazi u motorni prostor također povećava otpor, zatvaranjem maske kad su potrebe za hlađenjem manje, smanjuju se otpori

Brzina ima najveći utjecaj na iznos otpora zraka jer se u našoj formuli pojavljuje s kvadratom. Što to znači? Za svako povećanje brzine otpor zraka se povećava dvostruko više.

Na primjer ako se vozilo kreće brzinom od 60 km/h (16,6 m/s), kvadrat brzine iznosi 277, ali ako se brzina poveća na 90 km/h (25 m/s), onda je kvadrat brzine 625. To znači da se povećanjem brzine od 50 posto, otpor zraka povećao gotovo tri puta.

Aerodinamika 007 — Unatoč ugradnji kamera, neki proizvođači su zadržali retrovizore za pregled stanja pored i ispred kabine, što povećava otpor

Naravno, želimo robu (ili putnike) što brže prevesti, pa je drastično smanjenje brzine suprotno izvornoj namjeni vozila, ali smanjenje brzine s 90 km/h na 80 km/h, iako to vozači u pravilu ne vole, dosta pomaže u smanjenju potrošnje.

Zadnja mogućnost je prilagođavanje oblika i to je upravo ono što proizvođači pokušavaju maksimalno iskoristiti.

Aerodinamika 008 — Iako izgleda nebitno, aerodinamički poklopci kotača također daju svoj doprinos u smanjenju ukupnog otpora

Utjecaj oblika vozila na ukupni otpor zraka opisuje se koeficijentom otpora zraka (c_d), a kao što se vidi na ilustraciji razlika između koeficijenata pojedinih oblika može biti jako velika.

Koeficijent otpora zraka možemo nazvati i kvalitetom strujanja zraka, jer što vozilo lakše probija zrak te izaziva manje poremećaje u strujanju, to će otpori biti manji. Ilustracija jasno pokazuje kako ravne površine i oštri rubovi značajno remete strujanje te posljedično znače i viši koeficijent otpora.

Aerodinamika 009 — Volvo Aero modeli su prije dvije godine dobili dužu kabinu i kamere, a nedavne promjene su povećale bočne spojlere te su ugrađeni stabilizatori na A nosačima

Treba imati na umu da je koeficijent otpora zraka rezultat oblika, ali ne određuje veličinu frontalne projekcije.

To znači da neki objekt može imati malen koeficijent otpora zraka, ali zbog veličine ima i veliku površinu što će u konačnici rezultirati većim otporom zraka, odnosno maleni objekt će, čak i da ima nepovoljan koeficijent otpora, u konačnici imati manju silu otpora zraka. No, važno je da boljim oblikovanjem možemo postići manji otpor zraka od lošije oblikovanog vozila iste veličine.

Koeficijent otpora zraka

Već smo rekli da je koeficijent otpora zraka mjera oblika i njegovim smanjenjem značajno utječemo na potrošnju goriva. Koeficijent otpora zraka kod kamiona se kreće između 0,5 i 0,7, ovisno o izvedbi, a za usporedbu, kod automobila on iznosi od 0,25 do 0,35.

Aerodinamika 012 — MAN je 2010. s Conceptom S uspio postići koeficijent otpora zraka od samo 0,29 što bi u vožnji značilo 25 posto manju potrošnju goriva

MAN Concept S je, uz značajno smanjenje otpora zraka, zadržao funkcionalnost vozila u smislu mogućnosti prijevoza ili komfora te sigurnosti vozača, ali vozilo po dimenzijama nije odgovaralo tadašnjim (a ni današnjim propisima).

I ovdje je važno naglasiti suglasje tegljača i poluprikolice jer je uz posebni tegljač i posebna prikolica koja je također izvedena s ciljem minimalnog otpora.

Zakonska ograničenja

Fizikalni zakoni su odavno poznati i svatko zna što bi trebalo napraviti, ali osim što je, prije svega, nužno osigurati funkciju vozila (prijevoz tereta uz sigurnost i komfor za vozača), postoje i brojni propisi koji određuju glavne karakteristike vozila.

Aerodinamika 013 — Određenim promjenama, prije svega manjim razmakom između tegljača i poluprikolice te oblikom poluprikolice, moguće je postići značajno smanjenje otpora - manje crvene boje znači manje otpore

Za početak, propisi u Europi (za razliku od onih u Americi) definiraju duljinu kompozicije, a također postoje i brojni sigurnosni propisi. Tako je ugradnja kamera umjesto retrovizora zakonski omogućena tek 2016., uz navođenje svih sigurnosnih i tehničkih uvjetia.

Stoga ne čudi kako je prvi korak kojeg su proizvođači napravili bila je zamjena klasičnih retrovizora kamerama, što značajno pomaže smanjenju ukupnih otpora, jer retrovizori ne samo da povećavaju frontalnu površinu kamiona već i značajno remete strujanje oko kabine.

Aerodinamika 016 — Iveco S-Way također ima kamere i ostala aerodinamička unaprjeđenja, ali ugradnja dodatnih svjetala ili bull-barova povećava otpore

Neki proizvođači su zadržali retrovizore za pokrivanje prostora ispred i desno od vozila (zakon nalaže eliminaciju mrtvih kutova), dok drugi i za to koriste kamere te su u potpunosti zamijenili klasične retrovizore. Samo ugradnjom kamera umjesto retrovizora, moguće je smanjiti potrošnju do čak 1,5 posto.

Jedna od mjera koja je postala moguća promjenom EU propisa (vidi okvir na kraju) je i povećanje dužine kompozicije ukoliko to doprinosi većoj učinkovitosti.

Proizvođači su to iskoristili za produljenje i zaobljavanje prednjeg dijela, prije svih DAF koji je s novom generacijom kabine produžio i do 330 mm, što je uz bolju aerodinamiku omogućilo i bolji komfor za vozača.

Aerodinamika 017 — Stabiliziranje strujanja oko gornjeg dijela kabine je iznimno važno, a Volvo ga izvodi sitnim "perajama" na A-nosaču, Mercedes-Benz i Iveco tankim deflektorom (Iveco dodaje i uzdužna zadebljana)

No to nije sve jer opstrujavanje zraka oko kabine remete i kotači, što se nastoji popraviti posebnim poklopcima, također razmak između kabine i poluprikolice utječe na otpore zraka i poželjno ga je što više smanjiti, jednako kao i razliku u visini kabine i poluprikolice.

Ne treba zaboraviti ni (polu)prikolicu, odnosno strujanje ispod šasije, oko kotača (poželjno je da su pokriveni) te pogotovo iza prikolice.

Prikolice je u osnovi kutija koja se giba velikom brzinom, a oštri stražnji rub (odnosno nagli prekid strujanja) uzrokuje snažne poremećaje u strujanju (vrtloge) sa smanjenim tlakom, što povećava ukupnu razliku između tlaka ispred i iza kamiona, odnosno povećava ukupnu silu otpora zraka.

Aerodinamika 015 — Mercedes-Benz aerodinamički oblikovanu kabinu, razvijenu za električne modele, koristi i za klasične tegljače

Zato se sve češće ugrađuju spojleri na stražnjem dijelu prikolice koji nastoje ublažiti poremećaj strujanja, odnosno u konačnici i otpor zraka. Postoje i poluprikolice kod koje se pokušavaju približiti obliku kapljice te se imaju veću visinu u sredini, a manju prema kraju.

Ovo što pomaže boljem strujanju, ali različita unutarnja visina radi probleme pri utovaru i organizaciji teretnog prostora.

Propisi o dimenzijama

EU uredba 2019/1892 legalizira i određuje na koji način se dopušta ugradnja aerodinamičkih dodataka i kojim slučajevima oni smiju povećati ukupnu duljinu vozila.

Aerodinamika 018 — Aerodinamički dodaci na stražnjem dijelu moraju se sklopiti tijekom manevriranja

U moru definicija i uredbi koje jedna drugu mijenjaju i dopunjuju, nije se baš lako snaći, ali najvažnije poruke su sljedeće:

Maksimalno produljenje kabine nije ograničeno, ali mora biti aerodinamički opravdano i ne smije narušiti sigurnost. Ipak, bez obzira na sve, tegljač s poluprikolicom se mora okrenuti unutar kruga promjera 25 m. Mjeri se tako da vozilo s maksimalnim zakretom upravljača napravi krug i najveća udaljenost između dvije točke, odnosno promjer kruga kojeg iscrtava krajnja točka vozila, što ne smije biti veće od 25 m.
Stražnji dodaci u radnom položaju mogu biti dugački najviše 500 mm te smiju povećati širinu za najviše 25 mm sa svake strane. Osim što ne smiju povećati teretni prostor, spojleri se moraju sklopiti pri manevriranju, moraju biti testirani pri najvećoj radnoj brzi ni vozila.
Bočni spojleri (zavjese) ne smiju povećati ukupnu širinu vozila preko 2,55 m (hladnjače 2,6 m), ne smiju ometati pristup kotačima, ne smiju ometati rad sigurnosnih uređaja (senzora, radara, ...)
Ukupna visina vozila ne smije premašiti 4,00 m, a ukupna duljina svih dodataka (prednjih i stražnjih) ne može biti veća od 1.400 mm.

Treba naglasiti kako se svi aerodinamički dodaci, odnosno sve intervencije na vozilu, moraju testirati te imati tipsku homologaciju.