Nell’occhio del ciclone
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Nell’occhio del ciclone

L’aerodinamica è misurabile: nella galleria del vento brilla l’arte degli sviluppatori Mercedes-Benz.

Il nuovo Actros consuma fino al cinque percento in meno di carburante rispetto al modello precedente. Questo è dovuto anche alla sua aerodinamica migliorata. Questo risultato è stato ottenuto attraverso dei test al computer, su strada e nella galleria del vento.

L’enorme ventilatore potrebbe essere usato ottimamente per una produzione avveniristica hollywoodiana – magari facendogli rivestire il ruolo di propulsore di un’enorme nave spaziale. Il diametro del ventilatore assiale è di 8,5 metri, le nove pale verniciate di rosso sono lunghe due metri e mezzo ciascuna. Oggi nell’impianto vengono in realtà solo scattate le foto. Si tratta per la precisione di ritratti di Michael Hilgers, il direttore CAE Vehicle Functions nel reparto di sviluppo dei veicoli commerciali di Mercedes-Benz. 

Hilgers e i suoi colleghi, qui nella galleria del vento della Daimler AG di Stoccarda-Untertürkheim, hanno contribuito notevolmente a fare sì che il nuovo Actros sia ancora più aerodinamico e quindi ancora più efficiente in fatto di consumi rispetto ai modelli che lo hanno preceduto.

L’importanza dell’aerodinamica è evidenziata dal dato seguente: in un camion attualmente impiegato nel trasporto di linea in Europa, circa un terzo dell’energia meccanica a disposizione viene impiegato per vincere la resistenza dell’aria. Minore è questa resistenza, maggiore è l’aerodinamicità del camion e minori sono quindi i suoi consumi. Il nuovo Actros, rispetto al modello precedente, consente di realizzare un risparmio di carburante fino al cinque percento. La sola MirrorCam ottimizzata aerodinamicamente, che sostituisce i classici specchietti retrovisori esterni, è responsabile dell’1,3 percento.

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Michael Hilgers, direttore CAE Vehicle Functions nel reparto di sviluppo dei veicoli commerciali di Mercedes‑Benz, presenta la potenza del ventilatore nella galleria del vento di Untertürkheim.

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250

chilometri orari: la velocità del vento generata dal ventilatore della galleria del vento.

Ma come effettuano concretamente i test gli ingegneri? Il ventilatore della galleria del vento, se necessario, è in grado di produrre una corrente d’aria con una velocità fino a 250 chilometri all’ora. Per i test, il veicolo viene collocato su di una piattaforma girevole con bilancia integrata. In questo modo è possibile simulare le condizioni di flusso dell’aria attorno al mezzo.

«Eseguiamo test a campione per verificare l’ottimizzazione aerodinamica dei prototipi dei componenti progettati.»

Michael Hilgers, responsabile della CAE Vehicle Functions

L’obiettivo di queste simulazioni è quello di ottimizzare il coefficiente di resistenza aerodinamica o «Cd» del camion. «Effettuiamo delle prove a campione per confermare il miglioramento aerodinamico dei componenti concettuali», dice Michael Hilgers per spiegare la procedura fondamentale. «In parallelo vengono sempre effettuati dei calcoli di flusso computerizzati con la tecnica Computational Fluid Dynamics o CFD». Inoltre, le misure aerodinamiche vengono confermate nell’impiego su strada.

Per il nuovo Actros, il lavoro nella galleria del vento ha fornito importanti indicazioni per la creazione della MirrorCam, ma anche per il posizionamento dei bracci delle sue videocamere a destra e a sinistra della cabina. «Il dibattito si è concentrato sull’area superiore e inferiore del montante A e sull’area superiore del montante B», spiega Michael Hilgers. 

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Attenzione al dettaglio I: nel nuovo Actros, attorno alla MirrorCam sono praticamente assenti i vortici d’aria.

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Il vento in faccia: nel lavoro nella galleria del vento, l’attenzione degli sviluppatori si è concentrata sui bracci delle videocamere della MirrorCam e sugli spoiler posteriori della cabina.

9000

metri cubi: la quantità del flusso d’aria orizzontale all’interno di un canale circolare lungo 125 metri.

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Attenzione al dettaglio II: anche sugli spoiler posteriori – il lato desto della cabina nella figura – non si producono praticamente vortici.

Per le prove è stato utilizzato un vero Actros, sul quale gli specchietti retrovisori esterni erano stati sostituiti da prototipi dei bracci delle videocamere – applicati in successione nelle tre posizioni da testare. Il camion è stato piazzato sulla bilancia della galleria del vento e il ventilatore è stato messo in funzione. La bilancia ha consentito agli ingegneri di misurare la forza aerodinamica che agisce sul veicolo fluendo attorno a esso. Risultato: la posizione migliore per i bracci delle videocamere è risultata essere quella sul montante A nell’area del bordo del tetto.

Si è inoltre cercata una soluzione che impedisse che la luce dispersa proveniente dell’alto disturbasse le prestazioni delle videocamere. Nel quadro di questi test si è affermato il tettuccio con il quale sono ora equipaggiati i bracci della MirrorCam. Gli ingegneri hanno partecipato attivamente anche allo sviluppo dei nuovi spoiler posteriori concavi della cabina. Gli spoiler posteriori ottimizzati contribuiscono a loro volta a fare in modo che il nuovo Actros consumi meno carburante di tutti i suoi predecessori.

Oltre alla riduzione dei consumi, gli ingegneri, nelle loro prove nella galleria del vento e nelle analisi CFD, si sono dedicati anche al tema della pulizia. «L’attenzione si è concentrata soprattutto sulle aree rilevanti per la sicurezza, come il parabrezza e i finestrini e le lenti delle videocamere», spiega Hilgers. «L’aerodinamica ha un influsso sulla quantità di sporcizia che aderisce proveniente dal veicolo stesso e dai veicoli che lo precedono».

A essere essenziale non è solo il lavoro vero e proprio degli specialisti di aerodinamica, ma anche la coordinazione con i colleghi di altre discipline chiave, soprattutto con i designer e i costruttori. Non tutto ciò che serve per l’aerodinamica, infatti, è desiderabile dal punto di vista creativo o realizzabile da quello costruttivo. 

Allo stesso tempo, gli specialisti di aerodinamica devono porre il veto su alcune idee dei loro colleghi. «Tutte le persone coinvolte, tuttavia, sanno molto bene una cosa», sottolinea Michael Hilgers: «Si tratta sempre di sviluppare assieme la soluzione migliore».

La galleria del vento di Untertürkheim.

Da otto decenni, la galleria del vento di Untertürkheim è a disposizione degli sviluppatori di Mercedes-Benz. Grazie a delle modernizzazioni mirate, è tuttora all’avanguardia della tecnica. Due motori a corrente continua con una potenza di 2.500 kW ciascuno mettono in movimento il ventilatore assiale – una potenza tale da generare un vento a forza 17. Circa 9.000 metri cubi d’aria vengono movimentati orizzontalmente in una galleria anulare lunga 125 metri. Il veicolo da testare viene collocato su di una piattaforma girevole con un diametro di dodici metri, in modo da poter essere esposto al flusso d’aria sia frontalmente sia lateralmente con l’angolazione desiderata. Nella piattaforma girevole, oltre a un banco di prova a rulli, è integrata anche una bilancia a sei componenti, che ha lo scopo di rilevare precisamente numerose forze, tra cui la forza aerodinamica. Le forze vengono trasferite tramite leve e aste a dei trasduttori di carica e vengono così rese valutabili.

«L’obiettivo è sviluppare insieme la soluzione migliore.»

Michael Hilgers

Foto: Daimler, Lars Kruse