Harder fietsen zonder extra wattage? Klinkt te mooi om waar te zijn en tóch kan het. In Airo 101 duiken we in de wereld van luchtweerstand, snelheidswinst en slimme keuzes op de fiets. Want wie snapt hoe aerodynamica werkt, fietst sneller zonder per se harder te hoeven trappen. We bespreken in deze serie alle relevante factoren, van materiaal en houding tot kleding en wielen. In dit eerste deel leggen we de basis: wat is CdA en waarom is het zo belangrijk?
CdA uitgelegd: Coëfficiënt of Aerodynamic Drag
In de wielerwereld is CdA een alom bekende term, want het is de sleutel tot sneller fietsen. De afkorting CdA staat voor coëfficiënt of aerodynamic drag, ofwel de weerstand die jij als fietser ondervindt terwijl je je door de lucht beweegt. De term bestaat uit twee componenten: Cd (de dragcoëfficiënt) en A (het frontale oppervlak van jou en je fiets). Cd zegt iets over hoe gestroomlijnd je bent qua vorm, houding en materiaal en A staat het frontale oppervlak van je lichaam en fiets.
De Cd en A bepalen samen de hoeveelheid luchtweerstand die je als fietser moet overwinnen. Een lage CdA-waarde betekent minder luchtweerstand. En minder weerstand betekent: je rijdt sneller bij hetzelfde vermogen. Of anders gezegd: bij een constante snelheid hoef je minder hard te trappen. Boven de 30 km/u is luchtweerstand namelijk goed voor meer dan 90% van de totale weerstand die je moet overwinnen (Kyle & Burke, 1984), dus hoe lager de CdA-waarde, hoe beter.
Echter, ondanks dat CdA een grote factor speelt in hoe snel je fietst, is het niet de enige factor die van invloed is op je snelheid. Ook rolweerstand, klimweerstand en zwaartekracht spelen een rol. Het kan zo zijn dat sommige aerodynamische keuzes de CdA verlagen, maar extra gewicht met zich meebrengen of je in een minder effectieve houding dwingen, waardoor je er niet op vooruit gaat qua snelheid. Kortom, het totaalplaatje moet kloppen.
De vorm doet ertoe
Hoewel veel mensen bij ‘minder weerstand’ automatisch denken aan ‘kleiner zijn’, ligt het verhaal een stuk genuanceerder: CdA draait niet alleen om compactheid, maar des te meer om vorm. Hoe de lucht om jou, je fiets en je kleding stroomt, bepaalt hoeveel energie je verliest aan luchtweerstand. Neem bijvoorbeeld ronde remkabels die buitenlangs lopen: deze lijken misschien klein en zonder invloed, maar hun vorm zorgt voor veel turbulentie. Windtunneltests laten zien dat een simpele ronde versnellingskabel van 5 mm net zoveel weerstand kan hebben als een 5 cm brede, aerodynamisch gevormde balhoofdbuis van 5 cm breed, dat komt puur door het verschil in vorm (Lukes et al., 2004).
Dit verschil wordt deels veroorzaakt door pressure drag: de luchtweerstand die ontstaat aan de voorkant van een object wanneer het de luchtstroom verstoort. Maar minstens zo belangrijk is friction drag: de weerstand door wrijving van luchtdeeltjes die langs het oppervlak bewegen. Bij objecten met een ongunstige vorm of oppervlak vallen luchtstromen aan de achterkant uit elkaar, waardoor er een zone van lage druk ontstaat. Die zone ‘zuigt’ als het ware aan je fiets en dat remt af. Daarom loont het om niet alleen naar de grootte van onderdelen te kijken, maar vooral naar hoe ze gevormd zijn en hoe de lucht zich eromheen gedraagt.
Die inzichten verklaren ook waarom moderne fietsen en accessoires er heel anders uitzien dan tien jaar geleden. Een aerodynamische helm lijkt op het eerste gezicht vooral een groot oppervlak, maar door het ‘staartje’ aan de achterkant dat het luchtgat tussen hoofd en rug opvult, laat de luchtstroom niet voortijdig los. Resultaat: tot wel 7% minder weerstand vergeleken met geen helm of een standaard model (Kyle & Burke, 1984).
Waarom materiaal en oppervlak het verschil maken
Niet alleen de vorm telt, ook het materiaal en de oppervlaktetextuur spelen een grote rol. Glad is niet per se beter. Soms helpt juist een gestructureerd oppervlak om luchtstromen gecontroleerd te sturen, waardoor ze minder wervelingen veroorzaken. Hier komen kleding, accessoires en componenten om de hoek kijken. Denk aan aero-sokken, specifieke mouwstoffen of baselayers die lucht geleiden in plaats van blokkeren door bijvoorbeeld tactisch geplaatste naden. In windtunneltesten gaf een goed ontworpen aerosuit tot 6% minder luchtweerstand dan een standaard pak (Kyle et al., 2004 & AeroPro, 2021).
Op basis van dat soort kennis ontwikkelt ook Airoman.cc hun producten. Hoe dit precies in zijn werk gaat en waar we rekening mee houden? Daar komen we in deel II van deze serie uitgebreid op terug. Dan bekijken we hoe kledingontwerp, stoffen en pasvorm jouw CdA-waarde in jouw voordeel kunnen beïnvloeden.
Wat kun jij als renner nu al doen?
Je hoeft geen prof te zijn met toegang tot een windtunnel of custom aerosuit om een aerodynamisch voordeel te hebben. Ook met een standaard racefiets en je huidige uitrusting kun je je luchtweerstand aanzienlijk verlagen en dus sneller fietsen zonder extra vermogen.
-
Houding op de fiets. Een lage, compacte houding, denk aan gebogen armen, ellebogen dicht bij elkaar en een stil hoofd, verlaagt de luchtweerstand tot wel 28% vergeleken met een rechtop zittende positie (Grappe et al., 1997 & Olds, Norton & Lowe, 2020). Ook zonder windtunneltesten kun je hiermee direct verschil maken.
-
Strakke kleding. Loszittende shirts of flapperende mouwen vergroten je frontale oppervlak (A) en veroorzaken onnodige turbulentie. Goed aansluitende outfits zijn dus essentieel. De kleding van Airoman.cc speelt hier slim op in: met nauwsluitende pasvormen, luchtgeleidend materiaal en strategisch geplaatste naden is elk detail gericht op een lagere CdA-waarde (Kyle et al., 2004).
-
Clean cockpit. Uitstekende kabels, losse stuurtassen of andere accessoires zorgen voor extra weerstand. Als kabels niet netjes zijn weggewerkt, kunnen ze tot 10% van de totale luchtweerstand van een frame veroorzaken (Zdravkovich et al., 1996). Een opgeruimd stuur is dus meer dan esthetiek, het is gratis snelheid.
-
Rijden in een groep. De eenvoudigste aero-hack? Drafting. In de luwte van een groep daalt de luchtweerstand aanzienlijk, tot wel 50% bij ideale positionering (Blocken et al., 2018).
Kortom…
Wat dit allemaal laat zien, is dat aerodynamica geen abstract technisch verhaal is voor profs en materiaalfreaks. Het is iets waarmee elke fietser, op elk niveau, direct verschil kan maken. Door je bewust te zijn van hoe lucht zich om jou en je fiets beweegt, kun je met slimme keuzes meer snelheid halen uit hetzelfde vermogen. CdA is geen getalletje voor windtunnelrapporten: het is een shortcut voor betere prestaties. En hoe beter je dat cijfertje begrijpt, hoe sneller je kan gaan met hetzelfde wattage.
In het volgende deel van Airo 101 gaan we dieper in op aerodynamische kleding en het verschil dat een juiste stof, pasvorm en plaatsing van naden kunnen maken. Daarna volgen nog delen over houding, materiaalkeuze en andere factoren die de CdA-waarde beïnvloeden.
Blijf ons volgen via Instagram en houd onze blog in de gaten. Zo helpen we jou rit voor rit sneller te worden.
Bronnen:
- AeroPro. (2021). Wind tunnel testing of AeroPro race suits.
https://aeropro.uk/pages/wind-tunnel-testing - Blocken, B., Toparlar, Y., Andrianne, T., & van Druenen, T. (2018). Aerodynamic drag in cycling pelotons: New insights using CFD and wind tunnel validation. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 181, 262–279.
- Grappe, F., Candau, R., Belli, A. & Rouillon, J.D. (1997). Aerodynamic drag in field cycling with special reference to the Obree’s position. Ergonomics, 40 (12), 1299–1311.
- Kyle, C.R., Brownlie, L.W., Harber, E., MacDonald, R. & Nordstrom, M. (2004) The Nike Swift Spin cyclingproject: Reducing the aerodynamic drag of bicycleracing clothing by using zoned fabric. In: 5th International Conference on the Engineering of Sport, Vol. 1 (Eds, Hubbard, M., Mehta, R.D. & Pallis, J.M.) UC Davis, USA, pp. 118–124.
- Kyle, C.R. & Burke, E.R. (1984) Improving the racing bicycle. Mechanical Engineering, 106 (9), 34–35.
- Lukes, R.A., Hart, J.H., Chin, S.B. & Haake, S.J. (2004) The aerodynamics of mountain bicycles: The role of computational fluid dynamics. In: 5th International Conference on the Engineering of Sport, Vol. 1 (Eds, Hubbard, M., Mehta, R. D. & Pallis, J. M.) U.C. Davis, U.S.A., pp. 104–110.
- Olds, T., Norton, K., & Lowe, E. (2020). Reducing aerodynamic drag by adopting a novel road-cycling sprint position. Journal of Science and Cycling, 9(1), 22–29.
- Zdravkovich, M.M., Ashcroft, M.W., Chisholm, S.J. & Hicks, N. (1996) Effect of cyclist’s posture and vacinity of another cyclist on aerodynamic drag. In: 1st International Conference on the Engineering of Sport (ed. Haake, S.J.) A.A. Balkema, Sheffield, UK, pp. 21–28.