Sorry, dass er wieder lang wird, aber ich will lieber eine vernünftiger Erklärung liefer, als einfach nur: "Des is halt so."
Des weiteren verwende ich einige englische Begriffe, weil ich die deutschen einfach nicht kenne (sorry). Nicht um es aufzubauschen!
Luftwiderstand entsteht im wesentlichen dadurch, dass sich die Strömung bei ungünstigen Druckgradienten aufgrung der reibungsbehafteten Grenzschichtströmung ablöst (Druckzunahme in Strömungsrichtung => langsamere Strömung, Bernoulli's Law). In diesen abgelösten Bereichen (z.B. Totwasserbereich) ist der Druck niedriger als vor dem Fahrzeug.
Der Druckunterschied vorne-hinten ergibt eine nach hinten gerichtete Kraft auf das Fahrzeug, was den Luftwiderstand ausmacht.
Veränderung dieser Druckverteilung am Fahrzeug sind die wesentlichen Gründe für unterschiedliche Cw und Cl-Werte.
Veränderung des Verhältnisses Druck über-unter dem Fahrzeug ergibt Auftrieb (Cl, l=lift).
Der Hinweis auf die Tragflächenform in Seitenansicht ist völlig zutreffend und der Grund warum Strassenfahrzeuge im Normalfall immer Auftrieb haben.
Wie schon des öfteren erwähnt, ist das Strömungsfeld 3-dimensional und beinflusst sich gegenseitig.
Die Beeinflussungsrichtung ist im wesentlichen von Vorne nach Hinten, muss aber nicht.
Bsp. Spoilerlippe auf Heckklappe eines Stufenheckmodels (im Vergleich zu ohne):
Sie erzeugt weiter VORNE auf der Heckklappe und der Heckscheibe niedrigere Drücke. Der Auftrieb hinten verringert sich. Gleichzeitig wird der Totwasserbereich vergrössert, weil die Strömung hinten nach oben abgelenkt wird (weniger downwash) => niedrigerer Druck hinter dem Fahrzeug.
In der Summe ist diese Druckverminderung höher als die Druckerhöhung auf der Heckscheibe. Somit:
Heckspoilerlippe => weniger Auftrieb hinten => mehr Luftwiderstand
Wird sie gut ausgelegt und passt (zufällig) gut zum Gesamtfahrzeug kann man sogar eine Verbesserung von Cw erreichen!
Kombis (meistens):
Auf dem Dach verlaufen die Stromlinien nahezu parallel (deswegen erzeugt eine Dachrehling kaum Luftwiderstand, also nicht schlimm). Der Totwasserbereich eines Kombis ist grösser (Cw steigt). Da die Strömung hinten nicht "runtergebogen" wird (=downwash), hat er im Normalfall weniger Auftrieb hinten als das nicht-optimierte Stufenheckmodell. Downwash ist Anzeichen für lift.
Also braucht ein Kombi eigentlich keinen Spoiler!
Der Kunde will aber einen, weil's sportlich aussieht. Ausserdem stört ihn die dreckige Heckscheibe.
Vorsichtige Auslegung eines Spoilers mit Spalt führt zu einer Strömung von oben nach unten entlang der Heckscheibe, die diese sauber hält.
Aber: Cw rauf, Cl rauf oder runter (je nach Auslegung). Wenn Cl runter, dann Cw weiter rauf, weil ein richtiger Flügel verwendet wird (keine geringere Verschmutzung).
Bsp. Serienspoiler Volvo V70 nach zahlreichen Testreihen:
delta_Cw~0
delta_Clr=+0,015 (r=rear)
zu Deutsch: Luftwiderstand etwa gleich, weniger Dreck auf der Scheibe aber auch mehr Auftrieb hinten.
Bsp. Saab 9-5 Kombi
Heckscheibe fällt etwa mit 30 Grad ab => Ablösung wandert auf Heckscheibe, sowie Auftrieb wegen downwash => induziert Seitenkräfte => mieses Fahrverhalten
Lösung A
-scharfe Dachkante => definierte Ablösung => weniger Auftrieb, aber dreckige Scheibe. Cw besser, weil anliegende Strömung an Heckscheibe in dem Fall den Cw-Wert erhöht
Lösung B
-zusätzlicher Dachspoiler mit Spalt => Cw rauf, Cl weiter runter, Dreck weg
All diese Dinge greifen ineinander ein und beeinflussen sich gegenseitig.
Mit entsprechendem Feintuning kann man viele der negativen Eigenschaften abmildern.
Wie gesagt: Die Designer geben vor und die Aerodynamiker retten, was zu retten ist...
Nicht Kombi (sehr allgemein und pauschal):
Beim Stufenheck kann man den downwash und Cw durch höhere und längere Kofferaumdeckel verbessern, da die Strömung dann anliegend bleibt (weniger Cw). Deswegen haben viele neuere Fahrzeuge "nen hohen Hintern".
Beim Fliessheck hängt der Auftrieb und Cw vom Winkel der Heckklappe ab. Bis 15 Grad sinkt der Cw, danach steigt er. Wenn steiler als 30 Grad, hat man praktisch wieder einen Kombi (=Prinzip des Kamm-Hecks, z.B. Polo oder Lupo), der etwas mehr Cw hat als ein 10 Grad aber besser ist als ein 25 Grad Fliessheck.
Diese Abhängigkeit führt z.B. zu ca. 7-10 Grad bei Coupes.
Da alle möglichen Massnahmen sich meist gegenseitig beieinflussen, muss man seine Argumention eigentlich auf ein bestimmtes Modell oder Typ beschränken und die entsprechenden Randbedingen berücksichtigen.
Die endgültige Auslegung eines Autos ist dann ein (oftmals fauler) Kompromiss all dieser.
Vielleicht sollten wir nen Aero-Thread im Off-Topic eröffnen, da meine Erläuterungen etwas vom ursprünglichen Thema abschweifen, EXTREM ausufern und auf den Mini nur bedingt übertragbar sind.
Fragen auch gerne per Email, damit ich nicht die Allgemeinheit zu Tode langweile.
Schönen Tag!
Alex
P.S.: Ich glaube, ich muss jetzt in den Beicht-Thread, da ich eigentlich an meiner Studienarbeit schaffen müsste.
