V oku orkánu
Transport Magazine

V oku orkánu

Aerodynamika je měřitelná: V aerodynamickém tunelu se ukazuje umění vývojářů Mercedes-Benz.

Nový Actros spotřebuje až o pět procent méně paliva než jeho předchůdce. Může za to i jeho zdokonalená aerodynamika. Docílilo se jí pokusy na počítači, na silnici – a v aerodynamickém tunelu.

Obrovské dmychadlo by se dalo znamenitě využít jako kulisa pro nejnovější produkci Hollywoodu – a přitom dělat, že je hnacím ústrojím gigantické kosmické lodi. 8,5 metru činí průměr axiálního dmychadla, devět červeně natřených lopatek má délku vždy dva a půl metru. Snímky jsou skutečně pořízeny v zařízení tento den. Ne ovšem pohyblivé, nýbrž portrétní fotografie Michaela Hilgerse, vedoucího CAE Vehicle Functions ve vývoji užitkových vozidel Mercedes-Benz. 

Hilgers a jeho kolegové zde, v aerodynamickém tunelu Daimler AG ve Stuttgart-Untertürkheimu, podstatně přispěli k tomu, aby byl nový Actros ještě aerodynamičtější a tedy ještě úspornější než každý jeho předchůdce.

Jak významná je aerodynamika, podtrhuje následující číslo: U aktuálního nákladního automobilu v evropské dálkové dopravě se vynakládá asi třetina disponibilní mechanické energie k překonání odporu vzduchu. Čím je tento odpor menší, čím je tedy kamion aerodynamičtější, tím je menší jeho spotřeba. Nový Actros umožňuje oproti svému předchůdci úsporu paliva až pět procent. Na samotný aerodynamicky optimalizovaný systém MirrorCam, který nahrazuje klasická vnější zrcátka, lze vztáhnout až 1,3 procenta.

Content Actros wind tunnel 01

Michael Hilgers, vedoucí CAE Vehicle Functions ve vývoji užitkových vozidel Mercedes‑Benz, představuje výkon dmychadla v aerodynamickém tunelu v Untertürkheimu.

Content Actros wind tunnel 04

250

kilometrů za hodinu může být rychlost větru, kterou generuje ventilátor aerodynamického tunelu.

Avšak jak konkrétně inženýři testují? Dmychadlo aerodynamického tunelu umí v případě potřeby vytvořit vichřici s rychlostmi až 250 kilometrů za hodinu. Vozidlo se pro testy umístí na točnu s integrovanou váhou. Tak lze simulovat nejrůznější podmínky obtékání.

„Provádíme namátkové zkoušky, abychom tak potvrdili aerodynamické optimalizování koncepčních dílů.“

Michael Hilgers, vedoucí CAE Vehicle Functions

Cílem takových simulací je optimalizovat hodnotu cw, „aerodynamičnost“ nákladního vozidla. „Provádíme zde výběrové pokusy, abychom potvrdili aerodynamické vylepšení koncepčních součástí“, vysvětluje Michael Hilgers základní postup. „Paralelně vždy probíhá počítačový výpočet proudění: digitální simulace podle takzvané Computational Fluid Dynamics, krátce CFD.“ Kromě toho se ověřují různá aerodynamická opatření v silničním použití.

U nového vozu Actros poskytla práce aerodynamického tunelu cenné připomínky ke ztvárnění systému MirrorCam, ale i pro umístění jeho kamerových ramen vpravo a vlevo na kabině. „Otevřené pro debatu byly horní a dolní oblast A-sloupku a horní oblast B-sloupku“, vysvětluje Michael Hilgers. 

Content Actros wind tunnel 02

Pohled na detail I: U nového vozu Actros se okolo MirrorCam vzduch sotva rozvíří.

Content Actros wind tunnel 05

Čelně v proudu: Při práci v aerodynamickém tunelu se vývojáři zaměřili na kamerová ramena MirrorCam a koncové okrajové klapky kabiny.

9000

metrů krychlových vzduchu proudí 125 metrů dlouhým kruhovým kanálem.

Content Actros wind tunnel 03

Pohled na detail II: I na koncových okrajových klapkách – na obrázku pravá strana kabiny – sotva dochází ke zvíření.

Pro pokusy byl použit reálný Actros, u kterého se vnější zrcátka nahradila kamerovými rameny – umístěnými za sebou na třech ověřovaných pozicích. Nákladní vozidlo bylo umístěno na váhu aerodynamického tunelu a dmychadlo se uvedlo do chodu. Váha umožnila inženýrům měřit aerodynamickou sílu, která působí při obtékání na vozidlo. Výsledek: Nejlepší pozice pro kamerová ramena se nachází na A-sloupku v oblasti hrany střechy.

Kromě toho se hledalo řešení, které by bránilo snížení výkonu kamer shora dopadajícím rozptýleným světlem. U těchto testů se prosadila malá stříška, kterou jsou teď ramena MirrorCam vybavená. I na vývoji nových, konkávně tvarovaných koncových okrajových klapek kabiny se inženýři intenzivně podíleli. Optimalizované koncové okrajové klapky rovněž přispívají k tomu, že nový Actros potřebuje tak málo paliva, jako žádný jeho předchůdce.

Kromě snížení spotřeby se inženýři při svých pokusech v aerodynamickém tunelu a analýzách CFD zaměřují i na téma zabraňování znečištění. „Přitom jde především o bezpečnostně relevantní oblasti jako čelní a boční skla a čočky kamerových ramen“, vysvětluje Hilgers. „Aerodynamika má vliv na to, kolik nečistot z vlastního vpředu jedoucích vozidel ulpí.“

Esenciální je nejen vlastní práce odborníků na aerodynamiku, nýbrž i koordinace s kolegy z jiných klíčových disciplín, především s designery a konstruktéry. Neboť ne vše, co slouží aerodynamice, je z tvůrčího pohledu žádoucí nebo pro konstruktéry realizovatelné. 

A opačně musejí odborníci na aerodynamiku mnoho nápadů kolegů vetovat. „Nakonec jsou si však všichni zúčasnění vědomi jednoho“, zdůrazňuje Michael Hilgers: „Vždy jde o to, vyvinout společně nejlepší řešení.“

Aerodynamický tunel Untertürkheim.

Již osm desetiletí aerodynamický kanál v Untertürkheimu vývojářům Mercedes-Benz k dispozici. Díky cíleným modernizacím je stále na aktuálním stavu techniky. Dva stejnosměrné motory s výkonem po 2.500 kW uvádějí axiální dmychadlo do pohybu – tak silně, že umí vytvořit sílu větru 17. Při tom se pohybuje 9.000 krychlových metrů vzduchu vodorovně ve 125 metrů dlouhém kruhovém kanálu. Testované vozidlo stojí na točně s průměrem dvanáct metrů, takže může být vystavováno větrnému proudu čelně, ale i v každém požadovaném úhlu bočně. V točně je kromě válcové zkušební stanice integrovaná šestisegmentová váha. Slouží k vysoce přesnému zjišťování četných sil, kromě jiného aerodynamické síly. Síly jsou přes páky a táhla přenášeny na siloměry a tím je lze vyhodnocovat.

„Vždy jde o to společně vypracovat nejlepší řešení.“

Michael Hilgers

Fotografie: Daimler, Lars Kruse

Nahoru