Tillverkare gör allt för att göra aero-kit, men kommer det verkligen att göra dig snabbare? Cyklisten får reda på det
Om du cyklar vet du allt om effekterna av vindmotstånd. När du cyklar i fart på plan, bidrar aerodynamiskt motstånd upp till 90 % av det totala motståndet mot framåtrörelse. Det beror på att den trubbiga och oregelbundna formen hos en cykel och förare i sig är dålig på att passera smidigt genom luften, vilket innebär att alla förbättringar av aerodynamiken kan göra stor skillnad för att spara värdefull energi och öka hastigheten.
Som ett resultat lägger tillverkare enorma mängder tid och pengar på aerodynamiska tester, och hävdar till exempel att kit som är 10 % effektivare, kan spara dig 20 sekunder över ett givet avstånd eller ge dig en fördel motsvarande fem watt. Cyklisten ville se om dessa påståenden kunde styrkas i den verkliga världen, och inte bara i en vindtunnel.
För att genomföra vår egen undersökning har vi kommit till Hillingdon Cycle Circuit i västra London. Planen är att den fastboende cykeltestaren James ska genomföra fem pass om tre varv med en uppmätt och konsekvent ansträngning på 300 watt med en annan del av aerodynamisk sats varje gång.
Vi tar oss tid för varje session för att fastställa den aerodynamiska effektiviteten för varje föremål, och sätter sedan ihop dem alla för att fastställa den kumulativa effekten.
Komponenterna vi byter ut är hjul, stänger, hjälm och skinsuit – med andra ord de som med största sannolikhet kommer att ändras av en genomsnittlig landsvägsförare på jakt efter bättre aerodynamik. Även om det finns vissa variabler som betyder att våra tester inte är helt vetenskapliga, tilltalar vår plan verkligen Reynolds chef för teknik och innovation, Paul Lew.
'Den här typen av testning sker inte tillräckligt, säger han. Det är ett bra sätt att testa aerodynamik – problemet är att det bara är för dyrt att kontrollera variablerna i den verkliga världen i samma utsträckning som du kan kontrollera det mer begränsade antalet variabler i en vindtunnel.
'Det skulle vara för utmanande att uppnå den tillförlitlighetsnivå som de flesta ingenjörer skulle vara bekväma med att sätta sitt namn också. Ni är dock inte ingenjörer så behöver inte oroa er, och jag ser värde i den här typen av tester.’
Så med valideringen av ett av de mest respekterade namnen inom cykling aerodynamik, får vi spricka.
Hjul
James första tre varv är klara på Mavic R-Sys SLR-hjul, Giant Contact SL-stänger, Sportfuls Pro Race-tröja och Super Total Comfort bibshorts och en Giro Aeon-hjälm – allt kit utan aerodynamiska förspänningar.
De här tre varven är i genomsnitt 2m 33s, som vi använder som kontrolltid för att jämföra varven med våra aerodynamiska justeringar.
Den första ändringen är att byta till Bontrager Aeolus 5 TLR djupsektionshjul. Djupa hjul har kortare ekrar som stör luftflödet mindre än standardhjul, plus att de djupare fälgarna också uppmuntrar ett laminärt (jämnt) luftflöde över deras yta.
Lew förklarar att vid vissa girvinklar kan bra aero-fälgar använda vind som ett segel på en båt, vilket skapar dragkraft framåt som motverkar drag. James genomsnittliga tid för de tre varven är 5 sekunder snabbare per varv (2m 28s) än kontrolltiden – en förbättring på 3,3 %.
Det här verkar inte så stort som vi förväntade oss, men Lew är inte förvånad.
‘Segeleffekten av djupa fälgar fungerar bäst med konsekventa sidvindar, till exempel på en ut- och tillbaka TT-bana. På en kort racerbana ändrar kurvorna vindens vinkel för mycket för att de ska ha en så dramatisk effekt.’
Aerobars
Nästa steg är att byta ut de traditionella stängerna till Enve SES aero road bars med platt topp. Kamm-svansformen på topparna uppvisar minimal frontyta för vinden, så har effekten att prydligt dela luften för att minska tryckskillnaden som orsakar tryckmotstånd – en nyckelfaktor för tot alt aerodynamiskt motstånd.
Den genomsnittliga varvtiden med Enve-stängerna är 6s ner på kontrollen vid 2m 27s – en besparing på 3,9 %. Detta förvånar oss, eftersom vi inte hade förväntat oss att den lilla skillnaden i stångform skulle ha en sådan effekt på luftmotståndet, men hastighetsförbättringen berodde inte bara på stängernas aerodynamiska tvärsnitt.
De är smala längs topparna och vidgar ut vid dropparna, så även om den totala bredden är densamma, har topparna en mindre frontyta. Plus formen på dropparna uppmuntrar föraren att inta en smalare, mer aerodynamisk position.
Simon Smart, grundare av aerodynamikföretaget Drag2zero, hjälpte till att utveckla stängerna. "Att ändra från ett mer upprätt läge till ett lägre läge ger den största minskningen av motståndet", säger han.
‘De extra watten som sparas från bra aerodynamik är lätt större än vinsterna du skulle få från den bästa vinterträningen du kan göra.’
Hjälm
Eftersom förarens huvud är ett av de områden som är mest utsatta för luftflöde, tillverkar tillverkare flyghjälmar som är utformade för att rikta luftflödet effektivt för att minimera turbulens samtidigt som de fortfarande har några kylventiler.
Detta har lett till nyligen anspråk på imponerande aerovinster, där Giro hävdar att dess Air Attack är 17 sekunder snabbare över 40 km än sin Aeon-hjälm. Med Specializeds Evade på huvudet tar James snittvarv på 2m 31s – en skillnad på 2s från vår kontrolltid. När det extrapoleras kan detta leda till en besparing på cirka 26 sekunder över en 40 km lång resa.
Lew förklarar att denna imponerande nivå av tidsbesparing troligen beror på James relativt höga hastighet. För att bibehålla en effekt på 300 watt färdades han i cirka 38 km/h, och fördelarna med förbättrad aerodynamik ökar exponentiellt med hastigheten.
‘Om du skulle rita en graf med drag på den vertikala axeln och hastighet på den horisontella axeln, skulle du inte se en rät linje – du skulle se en exponentiell kurva uppåt, säger Lew. "Drag börjar öka avsevärt över 30 km/h, så ovanför det syns aerodynamiska ökningar verkligen."
Skinsuit
Vårt sista aero-kit är en Santini Speed Shell skinsuit. Lew och Smart är överens om att eftersom kroppen är den största singularmassan bidrar den med den största andelen av motståndet.
En skinsuit tar bort ytan krusningar orsakade av sömmar och plagg överlappar, så vi förväntar oss en ganska stor effekt på aerodynamiken. Ändå finner vi bara en tidsbesparing på 0,8 %, där James sätter genomsnittliga varv på 2m 32s.
Även om det fortfarande är en anständig besparing när den extrapoleras till ett längre avstånd, är det mindre fördelaktigt än de andra objekten i det här testet. Detta kan bero på det faktum att James standardtröja och bibshorts hade en ganska häftig skärning med minim alt överflödigt tyg.
Andra fördelar med skinsuits, såsom kompressionen de utövar på musklerna, har visat sig minska tröttheten men bara efter längre sträckor än vi åkte här.
En sista punkt som är värd att nämna är att i motsats till de andra komponenterna som kan omformas för att minimera motståndet, kan en skinsuit bara arbeta för att minska vad som kallas "direkt friktion" och ändrar inte formen på en förares kropp. Direkt friktion är en sekundär komponent av aerodynamiskt motstånd och är mycket mindre betydelsefull än frontyta och profil.
The full aero
James slutför sina tre sista varv utrustade med all flygutrustning. Tillsammans tillåter de honom att ta bort 10s från sitt kontrollvarvmedelvärde med samma effekt, varvning vid ett genomsnitt på 2m 23s.
Denna totala besparing på 6,5 % skulle vara värd en betydande 2m 27s över 40 km. Förutsägbart är detta resultat något mindre än summan av de individuella förstärkningarna på grund av den exponentiella ökningen av luftmotståndet med hastigheten, plus det komplexa sättet på vilket flera aerodynamiska element interagerar.
Hela föraren och cykeln fungerar som ett system och det handlar inte bara om att lägga till ett element till nästa och förvänta sig att de alla ska bete sig som isolerade. Många experter på området säger att komponentintegration är där de stora framtida vinsterna ligger.
Även om vårt test inte var lika strängt kontrollerat som ett laboratorieexperiment, avslöjade det konsekventa trender som stöder effektiviteten av aerodynamiska kit i en verklig miljö, och visade att besattheten av aerodynamiska vinster är välgrundad. Smart håller med: "När du har tränat din kropp till en bra nivå är det svårt att hitta så mycket mer, men aero-kit är ett gångbart sätt att bli snabbare."
Även om Smart och Lew varnar för att bristen på repeterbarhet med vårt test borde göra oss försiktiga med att dra konkreta slutsatser om de jämförande fördelarna med de olika delarna av flygutrustning, är båda överens om att kitet skulle vara fördelaktigt.
'Om ditt test kontrollerade tillräckligt många variabler eller hade en tillräckligt stor datauppsättning för att fatta ett köpbeslut baserat på resultaten är ett beslut för dina läsare, men jag förutspår att de övergripande trenderna som visas skulle förändras lite om datauppsättningen ökades.” En vindtunnel säger du? Vem behöver en av dessa?
