Fabrikanten doen er alles aan om aerokit te maken, maar zal het je echt sneller maken? Fietser komt erachter
Als je fietst, weet je alles over de effecten van windweerstand. Bij snel rijden op een vlakke ondergrond draagt de aerodynamische weerstand tot 90% bij aan de totale weerstand tegen voorwaartse beweging. Dat komt omdat de botte en onregelmatige vorm van een fiets en berijder inherent slecht is om soepel door de lucht te gaan, wat betekent dat eventuele verbeteringen in de aerodynamica een groot verschil kunnen maken voor het besparen van kostbare energie en het verhogen van de snelheid.
Als gevolg hiervan besteden fabrikanten enorme hoeveelheden tijd en geld aan aerodynamische testen, waarbij ze bijvoorbeeld beweren dat een kit die 10% efficiënter is, je 20 seconden kan besparen over een bepaalde afstand of je een voordeel kan opleveren dat gelijk is aan vijf watt. Fietser wilde zien of deze beweringen in de echte wereld konden worden gestaafd, en niet alleen in een windtunnel.
Om ons eigen onderzoek uit te voeren, zijn we naar het Hillingdon Cycle Circuit in West-Londen gekomen. Het plan is dat de plaatselijke fietstester James vijf sessies van drie ronden voltooit met een gemeten en consistente inspanning van 300 watt met elke keer een ander stuk aerodynamische kit.
We nemen de tijd van elke sessie om de aerodynamische effectiviteit van elk item te bepalen en zetten ze vervolgens allemaal bij elkaar om het cumulatieve effect vast te stellen.
De componenten die we verwisselen zijn wielen, stangen, helm en skinsuit - met andere woorden de onderdelen die het meest waarschijnlijk worden vervangen door een gemiddelde wegrenner die op zoek is naar betere aerodynamica. Hoewel er enkele variabelen zijn die betekenen dat onze tests niet volledig wetenschappelijk zijn, spreekt ons plan zeker de directeur van technologie en innovatie van Reynolds, Paul Lew, aan.
‘Dit soort testen gebeurt niet genoeg’, zegt hij. 'Het is een geweldige manier om aerodynamica te testen - het probleem is dat het gewoon te duur is om de variabelen in de echte wereld in dezelfde mate te beheersen als het beperkte aantal variabelen in een windtunnel.
'Het zou een te grote uitdaging zijn om het betrouwbaarheidsniveau te bereiken dat de meeste ingenieurs ook graag zouden noemen. Jullie zijn echter geen ingenieurs, dus maak je geen zorgen, en ik zie waarde in dit soort testen.'
Dus met de validatie van een van de meest gerespecteerde namen in de aerodynamica van fietsen, gaan we aan de slag.
Wheels
James' eerste drie ronden worden afgelegd op Mavic R-Sys SLR-wielen, Giant Contact SL-sturen, Sportful's Pro Race-trui en Super Total Comfort-koersbroek en een Giro Aeon-helm - allemaal tenue zonder aerodynamische pretenties.
Deze drie ronden zijn gemiddeld 2m 33s, die we gebruiken als controletijd waarmee we de ronden kunnen vergelijken met onze aerodynamische aanpassingen.
De eerste wijziging is om over te stappen op Bontrager Aeolus 5 TLR diepe wielen. Wielen met diepe secties hebben kortere spaken die de luchtstroom minder verstoren dan standaardwielen, en de diepere velgen stimuleren ook een laminaire (gladde) luchtstroom over hun oppervlak.
Lew legt uit dat goede aerodynamische velgen bij bepaalde gierhoeken wind kunnen gebruiken als een zeil op een boot, waardoor voorwaartse stuwkracht ontstaat die weerstand tegenwerkt. James' gemiddelde tijd voor de drie ronden is 5 seconden sneller per ronde (2m 28s) dan de controletijd - een verbetering van 3,3%.
Dit lijkt niet zo groot als we hadden verwacht, maar Lew is niet verrast.
‘Het zeileffect van diepe velgen werkt het beste bij constante zijwind, bijvoorbeeld op een heen-en-weer TT-koers. Op een kort racecircuit veranderen de bochten de hoek van de wind te veel om zo'n dramatisch effect te hebben.'
Aerobars
De volgende stap is om de traditionele staven te vervangen door platte Enve SES aero road bars. De Kamm-staartvorm van de toppen heeft een minimaal frontaal oppervlak voor de wind, waardoor de lucht netjes wordt gescheiden om het drukverschil te verminderen dat drukweerstand veroorzaakt - een sleutelfactor in de totale aerodynamische weerstand.
De gemiddelde rondetijd met de Enve-balken is 6 seconden lager op de controle op 2m 27s - een besparing van 3,9%. Dit verbaast ons, omdat we niet hadden verwacht dat het kleine verschil in de vorm van het stuur zo'n effect zou hebben op de luchtweerstand, maar de snelheidsverbetering was niet alleen te danken aan de aerodynamische dwarsdoorsnede van het stuur.
Ze zijn smal langs de toppen en lopen uit bij de druppels, dus hoewel de totale breedte hetzelfde is, hebben de toppen een kleiner frontaal gebied. Bovendien moedigt de vorm van de druppels de rijder aan om een smallere, meer aerodynamische houding aan te nemen.
Simon Smart, oprichter van aerodynamicabedrijf Drag2zero, hielp bij het ontwikkelen van de staven. 'Het veranderen van een meer rechtopstaande positie naar een lagere positie geeft de grootste vermindering van de weerstand', zegt hij.
‘De extra watt die wordt bespaard door goede aerodynamica is gemakkelijk groter dan de winst die je zou behalen met de beste wintertraining die je zou kunnen doen.’
Helm
Omdat het hoofd van de rijder een van de gebieden is die het meest wordt blootgesteld aan luchtstroom, produceren fabrikanten aero-road-helmen die zijn ontworpen om de luchtstroom efficiënt te sturen om turbulentie te minimaliseren en toch een paar ventilatieopeningen te hebben.
Dit heeft geleid tot recente claims van indrukwekkende aerodynamische winsten, waarbij Giro beweert dat zijn Air Attack 17 seconden sneller is over 40 km dan zijn Aeon-helm. Met Specialized's Evade op zijn hoofd klokt James gemiddelde ronden van 2m 31s - een verschil van 2s met onze controletijd. Wanneer geëxtrapoleerd, zou dit kunnen leiden tot een besparing van ongeveer 26 seconden over een rit van 40 km.
Lew legt uit dat deze indrukwekkende tijdsbesparing waarschijnlijk te wijten is aan de relatief hoge snelheid van James. Om een vermogen van 300 watt te behouden reed hij ongeveer 38 km/u, en de voordelen van verbeterde aerodynamica nemen exponentieel toe met de snelheid.
‘Als je een grafiek zou plotten met weerstand op de verticale as en snelheid op de horizontale as, zou je geen rechte lijn zien – je zou een exponentiële curve naar boven zien’, zegt Lew. 'Drag begint aanzienlijk toe te nemen boven 30 km/u, dus boven die snelheid zijn aerodynamische voordelen echt te zien.'
Skinpak
Ons laatste stukje aero-kit is een Santini Speed Shell skinsuit. Lew en Smart zijn het erover eens dat, omdat het lichaam de grootste enkelvoudige massa is, het het grootste deel van de weerstand bijdraagt.
Een skinsuit verwijdert de oppervlakterimpelingen veroorzaakt door naden en kledingoverlappingen, dus we verwachten een vrij groot effect op de aerodynamica. Toch vinden we slechts een tijdsbesparing van 0,8%, met James die gemiddelde ronden van 2m 32s neerzet.
Hoewel het nog steeds een behoorlijke besparing is wanneer geëxtrapoleerd naar een langere afstand, is het minder gunstig dan de andere items in deze test. Dit kan te wijten zijn aan het feit dat James' standaard jersey en bibshort een vrij pittige snit hadden met minimale overtollige stof.
Van andere voordelen van skinsuits, zoals de compressie die ze op de spieren uitoefenen, is aangetoond dat ze vermoeidheid verminderen, maar alleen na langere afstanden dan we hier reden.
Een laatste punt dat het vermelden waard is, is dat in tegenstelling tot de andere componenten die kunnen worden hervormd om weerstand te minimaliseren, een skinsuit alleen kan werken om wat bekend staat als 'directe wrijving' te verminderen en de vorm van het lichaam van een rijder niet verandert. Directe wrijving is een secundair onderdeel van aerodynamische weerstand en is veel minder belangrijk dan frontaal oppervlak en profiel.
De volledige aero
James voltooit zijn laatste drie ronden uitgerust met alle aero-uitrusting. Samen stellen ze hem in staat om 10 seconden van zijn gemiddelde controleronde af te splitsen bij hetzelfde vermogen, met een gemiddelde van 2 meter en 23 seconden.
Deze totale besparing van 6,5% zou een aanzienlijke 2m 27s over 40km waard zijn. Dit resultaat is voorspelbaar iets minder dan de som van de individuele winsten als gevolg van de exponentiële toename van de weerstand met de snelheid, plus de complexe manier waarop meerdere aerodynamische elementen op elkaar inwerken.
De hele rijder en fiets werken als een systeem en het is niet alleen een kwestie van het ene element aan het andere toevoegen en verwachten dat ze zich allemaal als geïsoleerd gedragen. Veel experts in het veld zeggen dat de integratie van componenten de grote toekomstige voordelen is.
Hoewel onze test niet zo streng werd gecontroleerd als een laboratoriumexperiment, onthulde het consistente trends die de werkzaamheid van aerodynamische kits in een echte wereld ondersteunen, en toonde het aan dat de obsessie met aerodynamische voordelen gegrond is. Smart is het ermee eens: 'Als je je lichaam eenmaal op een goed niveau hebt getraind, is het moeilijk om zoveel meer te vinden, maar aerokit is een haalbare manier om sneller te worden.'
Hoewel Smart en Lew waarschuwen dat het gebrek aan herhaalbaarheid met onze test ons voorzichtig zou moeten maken om tot concrete conclusies te komen over de vergelijkende verdiensten van de verschillende onderdelen van aero-uitrusting, zijn beide het erover eens dat de kit nuttig zou zijn.
'Of uw test voldoende variabelen controleerde of een dataset had die groot genoeg was om een aankoopbeslissing te nemen op basis van de resultaten, is een beslissing voor uw lezers, maar ik voorspel dat de weergegeven algemene trends weinig zouden veranderen als de dataset werd vergroot.” Een windtunnel zegt u? Wie heeft er zo een nodig?
