Opór powietrza opływającego samochód zależy od wielkości przestrzeni czołowej oraz współczynnika doskonałości aerodynamicznej (Cx) i ma znaczenie szczególnie przy większych prędkościach jazdy, gdyż opór powietrza wzrasta do kwadratu prędkości (P= 0,5* Cx *g*A*V2 w którym: g - gęstość powietrza, A - pole powierzchni czołowej, V - prędkość). O ile przestrzeni czołowej (mówiąc ogólnie powierzchnia czołowa to cień jaki zostanie rzucony przez pojazd gdy ustawimy oświetlenie z przodu) nie można zmniejszyć, gdyż powodowałoby to dyskomfort siedzących osób, to współczynnik Cx można zminimalizować.
Jeszcze w połowie lat siedemdziesiątych Cx kształtował się w granicach 0,5 (Opel Kadett City z roku 1975 miał Cx=0,51) i dopiero badania laboratoryjne doprowadziły do powstania nowych kształtów karoserii i obniżenia tych wartości (Kadett E z roku 1985 ma Cx=0,3). Obecnie nie notuje się już tak dużych zmian wartości współczynnika. Przykładem może być BMW serii 5 produkowane w latach 1995-2003, którego współczynnik doskonałości aerodynamicznej wynosił. 0,27 (dla wersji BMW 520i), podczas gdy poprzednia wersja miała Cx= 0,3 (BMW 518i).Jednak próby aerodynamiczne nie zaczęły się w latach siedemdziesiątych.
Badania rozpoczęto już w "młodzieńczych latach samochodu". Jesienią 1921 zaprezentowano pojazd z aerodynamicznym nadwoziem o nazwie "tropfenwagen" (niem. Tropfen - kropla). Kolejna próbą aerodynamicznej bryły było wprowadzenie do produkcji w roku 1935 Chryslera Air Flow z reflektorami zintegrowanymi z błotnikami. Po wojnie przełom w aerodynamice rozpoczął szwedzki Saab, prezentując model (zaprojektowany przez inżynierów lotnictwa) którego przednia szyba była nachylona pod dużym kątem, reflektory wkomponowane w przednią partię nadwozia, a pokrywę komory silnika wyprofilowano płynnie bez załamań i kantów. Jednak prawdziwy rozwój aerodynamiki samochodów wymusił -w latach siedemdziesiątych XX wieku- światowy kryzys paliwowo energetyczny. Badania laboratoryjne wykazały wówczas, że niższe spalanie można osiągnąć poprzez zmniejszenie masy pojazdu i oporów toczenia, oraz polepszenie charakterystyki aerodynamicznej. Według badań laboratoryjnych ustalono, że optymalny kształt jest zależny od kilku punktów konstrukcji:
- pochylenia szyby przedniej,
- nachylenia pokrywy silnika,
- zbieżności ścian bocznych,
- kształtu przedniej partii pojazdu i połączenia ścian nadwozia (błotnik z przednim słupkiem, słupek z dachem)
- wypukłości maski.
Mając na uwadze te wytyczne, nowe karoserie są opracowywane w tunelu aerodynamicznym. Aktualnie prace nad zbudowaniem aerodynamicznej bryły samochodu są dużo prostsze, gdyż inżynierowie korzystają z programów komputerowych. Jednakże projektowanie z wykorzystaniem komputera powoduje ujednolicenie formy. "Maszyna" wybiera zawsze wariant najbardziej optymalny, a takim jest minimalizacja oporów poprzez upodobnienie sylwetki do komputerowego ideału. Styliści nanoszą więc poprawki, aby "komputerowy ideał" przypisać konkretnemu stylowi firmy (indywidualny styl ma np. Mercedes, BMW, Opel, Peugeot itd.) i taki prototyp trafia na badania w tunelu aerodynamicznym.
Pierwszym krokiem tych badań jest budowa makiety samochodu w proporcji 1:5, pozwalającej w tunelu aerodynamicznym sprawdzić dobór proporcji karoserii. Wykorzystywana jest wówczas jedna z dwóch metod. Pierwsza zakłada skierowanie na model strugi powietrza o prędkości 50-60 km/h. Druga metoda rozpowszechniona została przez prof. Osborna Reynoldsa, który w pracach naukowych dowodził, że minimalizacja kształtu samochodu, narzuca konieczność zwiększenia prędkości strugi w tunelu. Z tego też powodu, model nie jest badany przy prędkości strugi ok. 50-60 km/h, ale przy prędkości ponad 200 km/h. Badania te pozwalają na dobór proporcji poszczególnych brył jak długość maski, kąt nachylenia tylnej partii, długość dachu itp.
Najbardziej znane próby w tunelu aerodynamicznym przeprowadzone są jednak nie na pomniejszonym modeliku, ale na prototypie samochodu gotowego do jazdy. W tym wypadku kształt jest już ustalony, a próba pozwala tylko na poprawę elementów zewnętrznych. Zazwyczaj badane są: ukształtowanie szyb (w tym wypukłość szyb bocznych), minimalizacja kantów maski, pokrywy bagażnika, zderzaków i obniżenie tylnej partii nadwozia.
Te badania przynoszą bardzo ciekawe informacje. W Bottrop, w siedzibie firmy Brabus, przez ponad 100 godzin badano w tunelu aerodynamicznym model samochodu Mercedes i dzięki wielokrotnym usprawnieniom karoserii, współczynnik Cx obniżono z 0,32 (wartość samochodu seryjnego) do 0,26 (wartość Cx modelu opracowanego przez Brabusa). Obniżenie współczynnika Cx było efektem m.in. wymontowania lusterka z prawej strony (zyskano prawie 5%), założenie dodatkowych osłon na płycie podłogowej (obniżyło Cx prawie o 7%), założenie węższych opon i nowych felg (zmiana Cx wyniosła ponad 4%), oraz wykonanie ręcznych poprawek szczelin i połączeń blach (poprawiło to doskonałość aerodynamiczną o 3%). Jednakże jak przyznają specjaliści z Bottrop, przeróbki takie to jedynie próbka możliwości firmy, ale są nieosiągalne podczas wielkoseryjnej produkcji.
W innym badaniu sprawdzano natomiast jaki jest wpływ poszczególnych elementów na wzrost aerodynamiki (a co za tym idzie wzrost zużycia paliwa) w czasie normalnej eksploatacji. Okazało się, że założenie "bajeranckich" szerokich opon i efektownych felg może zwiększyć Cx o kilka procent (szerokość kół 2-3%, forma felg o 1-2%), otwarte okno to wzrost Cx o 5%, a bagażnik dachowy o 15-35%.
Kosmiczna przyszłość
Badania wykazują, że trudno stworzyć bardziej opływową bryłę nadwozia niż stosowana w obecnych samochodach. Jeżeli bardziej pochylimy szybę - będziemy mieli odbicia deski rozdzielczej i gorszą widoczność, jeżeli obniżymy dach - pasażerowie będą siedzieć bardzo nisko, co nie jest rozwiązaniem komfortowym, jeżeli zbudujemy karoserię podobną do "tropfenwagen" - przestrzeń pasażerska zostanie ograniczona itd. Kształt karoserii pozostanie więc ten sam, ale obniżenie oporów powietrza jest możliwe poprzez zamontowanie nowych elementów zewnętrznych (felgi, lusterka, klamki, anteny). Aby uzyskać znaczną poprawę należy np. zastąpić lusterka przez ... kamery. Przykładem tej technologii jest prototypowy Mercedes F200. Posiada on pięć kamer, z czego cztery służą jako lustra zewnętrzne, a piąta włącza się automatycznie po załączeniu biegu wstecznego. Musimy jednak pamiętać o podwyższaniu kosztów przez takie dodatki. Może się więc okazać, że są one zbytnim luksusem, za który nie chcą zapłacić klienci.