I orkanens øje.
Transport Magazine

I orkanens øje.

Aerodynamik kan måles: I vindtunnelen viser Mercedes-Benz udviklernes kunst sig.

Actros forbruger op til fem procent mindre brændstof end sin forgænger. Det skyldes også dens forbedrede aerodynamik. Den er opnået gennem forsøg på computer, på vej – og i vindtunnel.

Man kunne fint bruge den kæmpestore blæser som kulisse til den nyeste Hollywood-produktion – og lade, som om det var motoren i et gigantisk rumskib. Aksialblæseren har en diameter på 8,5 meter, og de ni rødlakerede vinger er hver især to en halv meter lange. I anlægget er der faktisk optagelse i dag. Ganske vist ikke bevægelige billeder, men portrætbilleder af Michael Hilgers, lederen af CAE Vehicle Functions i erhvervskøretøjsudviklingen hos Mercedes‑Benz.

Hilgers og hans kolleger har her, i vindtunnelen hos Daimler AG i Stuttgart-Untertürkheim, i afgørende grad bidraget til, at Actros er endnu mere aerodynamisk og dermed endnu mere brændstofeffektiv end sine forgængermodeller.

Hvor afgørende aerodynamikken er, understreges af følgende tal: På en aktuel lastbil, som anvendes til europæisk langturskørsel, anvendes cirka en tredjedel af den tilgængelige mekaniske energi på at overvinde luftmodstanden. Jo lavere denne modstand er, jo mere aerodynamisk er lastbilen, og jo lavere er dens forbrug dermed. Actros gør det muligt at spare op til fem procent brændstof i forhold til sin forgænger. Alene det aerodynamisk optimerede MirrorCam, som erstatter de klassiske sidespejle, står for op til 1,3 procent.

Content Actros wind tunnel 01

Michael Hilgers, lederen af CAE Vehicle Functions i erhvervskøretøjsudviklingen hos Mercedes‑Benz, præsenterer blæserens kraft i vindtunnelen i Untertürkheim.

Content Actros wind tunnel 04

250

kilometer i timen i vindhastighed kan vindtunnelblæseren generere.

Men hvordan tester ingeniørerne konkret? Vindtunnelblæseren kan ved behov generere storm med hastigheder på op til 250 kilometer i timen. Bilen bliver placeret på en drejeskive med integreret vægt for at teste. På den måde kan man simulere de mest forskellige omstrømningsbetingelser.

“Vi foretager stikprøveforsøg for at bekræfte den aerodynamiske forbedring af konceptkomponenter.”

Michael Hilgers, leder af CAE Vehicle Functions

Målet med sådanne simuleringer er at forbedre cw-værdien, som er et udtryk for lastbilens luftmodstand. “Her foretager vi stikprøveforsøg for at bekræfte den aerodynamiske forbedring af konceptkomponenter”, lyder Michael Hilgers’ forklaring af den grundlæggende fremgangsmåde. “Parallelt hermed udføres der altid en computerbaseret strømningsberegning: den digitale simulering ved hjælp af såkaldt Computational Fluid Dynamics, kort kaldet CFD, som er en numerisk beregning af væskedynamikken.” Derudover bekræftes de aerodynamiske tiltag ved kørsel på vej.

På Actros gav arbejdet med vindtunnelen værdifulde oplysninger om udformningen af MirrorCam, men også om placeringen af kameraarmene til højre og venstre på førerhuset. “De mulige placeringer var det øverste og nederste område på A-stolpen samt det øverste område på B-stolpen”, forklarer Michael Hilgers.

Content Actros wind tunnel 02

Fokus på detaljerne I: På Actros hvirvles der næsten ingen luft omkring MirrorCam.

Content Actros wind tunnel 05

Frontalt mod strømmen: Ved arbejdet i vindtunnelen havde udviklerne fokus på kameraarmene til MirrorCam og endekantklapperne til førerhuset.

9000

kubikmeter luft bevæges vandret i en 125 meter lang, ringformet kanal.

Content Actros wind tunnel 03

Fokus på detaljerne II: Også ved endekantklapperne – her er højre førerhusside vist – er der næsten ingen hvirvelbevægelser.

Ved forsøgene blev der anvendt en rigtig Actros, hvor sidespejlene var blevet erstattet af prototyper på kameraarmene – skiftevis placeret i de tre positioner, der skulle kontrolleres. Lastbilen blev anbragt på vindtunnelens vægt, og blæseren blev sat i gang. Vægten gjorde ingeniørerne i stand til at måle den luftkraft, som indvirker på bilen ved omstrømningen. Resultatet var, at den bedste placering af kameraarmene er på A‑stolpen i nærheden af tagkanten.

Der blev også ledt efter en løsning, som forhindrer, at spredningslys ovenfra nedsætter kameraernes ydelse. Ved disse tests viste det lille tag, som MirrorCams arme nu er udstyret med, sit værd. Ingeniørerne deltog også intensivt i udviklingen af de nye, konkave endekantklapper til førerhuset. De optimerede endekantklapper er ligeledes medvirkende til, at Actros bruger mindre brændstof end nogen af sine forgængere.

Udover en reduktion af forbruget har ingeniørerne også fokus på emnet beskyttelse mod tilsmudsning ved deres forsøg i vindtunnelen og CFD-analyserne. “I den forbindelse handler det først og fremmest om de sikkerhedsrelevante områder som for- og sideruderne samt linserne på kameraarmene”, forklarer Hilgers. “Aerodynamikken har indflydelse på, hvor meget snavs fra bilen selv og forankørende biler, der bliver siddende.”

Her er ikke bare ingeniørernes eget arbejde afgørende, men også afstemningen med kollegerne fra andre kernediscipliner, frem for alt med designerne og konstruktørerne. For ikke alt, hvad der forbedrer aerodynamikken, er ønskeligt ud fra et designsynspunkt eller gennemførligt for konstruktørerne.

Omvendt må ingeniørerne også nedlægge veto mod nogle af deres kollegers ideer. “Men i sidste ende er alle bevidste om én ting”, understreger Michael Hilgers: “Det handler altid om at udvikle den bedste løsning sammen.”

Vindtunnelen i Untertürkheim.

Vindtunnelen i Untertürkheim har stået til rådighed for udviklerne fra Mercedes-Benz i otte årtier. Takket være målrettede moderniseringer er den stadig på det nyeste tekniske niveau. To jævnstrømsmotorer med en ydelse på hver 2.500 kW sætter aksialblæseren i bevægelse – de er så kraftige, at de kan generere selv vindstyrke 17. I den forbindelse bevæges omkring 9.000 kubikmeter luft vandret i en 125 meter lang, ringformet kanal. Testbilen står på en drejeskive med en diameter på tolv meter, så den kan justeres frontalt i forhold til vindstrømmen, men også kan udsættes for sidevind i enhver ønsket vinkel. I drejeskiven er der udover en rulleprøvestand integreret en seks-komponent-vægt. Den anvendes til yderst præcis fastlæggelse af talrige kræfter, herunder luftkraften. Kræfterne overføres via arme og stangsystemer til vejeceller, så de bliver målbare.

“Det handler altid om at udvikle den bedste løsning sammen.”

Michael Hilgers

Fotos: Daimler, Lars Kruse

Opad