În ochiul furtunii.
Transport Magazine

În ochiul furtunii.

Aerodinamica poate fi măsurată: la tunelul aerodinamic se observă arta proiectanților Mercedes-Benz.

Camionul Actros consumă cu până la cinci procente mai puțin combustibil decât predecesorul său. Acest lucru se datorează și aerodinamicii sale îmbunătățite. Aceasta s-a obținut prin încercări la computer, pe stradă și în tunelul aerodinamic.

Această suflantă uriașă ar putea fi utilizată ca un fundal excelent pentru cea mai nouă producție de la Hollywood, pretinzând că este grupul motopropulsor al unei nave spațiale gigantice. 8,5 metri măsoară diametrul suflantei axiale, iar cele nouă pale vopsite în roșu au o lungime de câte doi metri și jumătate. Chiar se fac poze în această zi în instalație. E adevărat că nu în mișcare, ci poze ale lui Michael Hilgers, șeful departamentului CAE Vehicle Functions din cadrul dezvoltării autovehiculelor comerciale Mercedes-Benz.

Hilgers și colegii săi au contribuit în mod semnificativ aici, în tunelul aerodinamic al Daimler AG din Stuttgart-Untertürkheim, la transformarea modelului Actros într-unul mai aerodinamic și mai eficient din punct de vedere al consumului decât oricare din modelele predecesoare.

Cât de semnificativă este aerodinamica o arată următoarea statistică: în prezent, un camion utilizat în transportul european pe distanțe lungi consumă aproximativ o treime din energia mecanică aflată la dispoziția sa pentru depășirea rezistenței aerului. Cu cât mai redusă este această rezistență, deci cu cât mai aerodinamic este camionul, cu atât mai redus este consumul său. Față de predecesorii săi, modelul Actros permite o economie de combustibil de până la 5%. Doar sistemul MirrorCam cu aerodinamică optimizată, care înlocuiește oglinzile exterioare clasice, justifică până 1,3% din aceasta.

Content Actros wind tunnel 01

Michael Hilgers, șeful departamentului CAE Vehicle Functions din cadrul dezvoltării autovehiculelor comerciale Mercedes‑Benz, prezintă puterea suflantei din tunelul aerodinamic din Untertürkheim.

Content Actros wind tunnel 04

250

kilometri pe oră viteză a vântului poate produce suflanta tunelului aerodinamic.

Dar cum testează concret inginerii? Suflanta tunelului aerodinamic poate produce, la nevoie, o furtună cu viteze de până la 250 de kilometri pe oră. Autovehicul este plasat pentru teste pe o placă turnantă cu cântar integrat. Astfel pot fi simulate cele mai variate condiții de flux de fuzelaj.

„Efectuăm încercări ale eșantioanelor pentru a confirma îmbunătățirea aerodinamică a componentelor în faza de proiect.”

Michael Hilgers, șeful departamentului CAE Vehicle Functions

Obiectivul acestor simulări este optimizarea valorii coeficientului aerodinamic al unui camion. „Efectuăm aici testări ale eșantioanelor pentru a confirma îmbunătățirea aerodinamică a componentelor conceptuale”, explică Michael Hilgers procedura de principiu. „În paralel, se desfășoară întotdeauna calculul computerizat al fluxurilor: simularea digitală pe baza așa-numitei dinamici computerizate a fluidelor, Computational Fluid Dynamics, prescurtată CFD.” În plus, măsurile aerodinamice sunt validate în circulația rutieră.

La modelul Actros, munca din tunelul aerodinamic a oferit indicii valoroase despre designul sistemului MirrorCam, dar și despre amplasarea brațelor camerei video în partea stângă și dreaptă a cabinei șoferului. „Dezbaterea a avut loc între zona superioară și cea inferioară a stâlpului A, precum și partea superioară a stâlpului B”, declară Michael Hilgers.

Content Actros wind tunnel 02

Privire asupra detaliului I: la modelul Actros aproape că nu se formează turbulențe ale aerului în jurul sistemului MirrorCam.

Content Actros wind tunnel 05

Cu vântul în față: la munca din cadrul tunelului aerodinamic, brațele camerelor video ale sistemului MirrorCam și clapetele deflectoare ale muchiei spate a cabinei șoferului s-au aflat în centrul atenției proiectanților.

9000

metri cubi de aer sunt deplasați în plan orizontal, într-un canal tubular cu o lungime de 125 de metri.

Content Actros wind tunnel 03

Privire asupra detaliului II: nici la clapetele deflectoare ale muchiei spate – reprezentate în imagine pe partea dreaptă a cabinei șoferului – nu se formează aproape deloc turbulențe ale aerului.

Pentru încercări a fost utilizat un autovehicul Actros real, căruia i se înlocuiseră oglinzile exterioare cu prototipuri ale brațelor camerelor video – montate consecutiv în cele trei poziții de verificat. Camionul a fost așezat pe cântarul tunelului aerodinamic și s-a pornit suflanta. Cântarul a permis inginerilor măsurarea forței aerodinamice care acționează asupra autovehiculului în timpul fluxului de aer. Rezultatul: cea mai bună poziție a brațelor camerelor video se află pe stâlpul A, în zona marginii plafonului.

În plus, s-a căutat o soluție care să prevină reducerea performanței camerei video din cauza difuziei de lumină de sus. În cadrul acestor teste s-a evidențiat micul plafon cu care sunt dotate acum brațele sistemului MirrorCam. Inginerii s-au implicat intens și la dezvoltarea noilor clapete deflectoare concave ale muchiei spate a cabinei șoferului. Clapetele deflectoare optimizate ale muchiei spate contribuie și la faptul că modelul Actros consumă mai puțin combustibil decât oricare din predecesorii săi.

Pe lângă reducerea consumului, inginerii au avut în vedere și subiectul protecției la murdărie în timpul încercărilor lor din tunelul aerodinamic și al analizelor CFD. „Este vorba, mai ales, de domenii de siguranță precum parbrizul și geamurile laterale, dar și de lentilele brațelor camerelor video”, explică Hilgers. „Aerodinamica influențează câtă murdărie aderă la suprafețe de la autovehiculul propriu și de la cele din față.”

Nu este esențială doar munca inginerilor specializați în aerodinamică, ci și corelarea acestora cu colegii de la alte discipline esențiale, mai ales designeri și constructori. Pentru că nu tot ce servește aerodinamicii este de dorit din punct de vedere estetic sau aplicabil pentru constructori.

Invers, inginerii specializați în aerodinamică trebuie să obiecteze față de anumite idei ale colegilor lor. „Însă în cele din urmă, toate părțile implicate știu un lucru“, subliniază Michael Hilgers: „Este vorba mai mult de găsirea celei mai bune soluții împreună.”

Tunelul aerodinamic din Untertürkheim.

De opt decenii stă la dispoziție proiectanților Mercedes-Benz tunelul aerodinamic din Untertürkheim. Datorită modernizărilor punctuale, acesta este întotdeauna la cel mai modern stadiu al tehnicii. Două motoare cu curent continuu cu o capacitate de 2.500 kW fiecare pun în mișcare suflanta axială – atât de puternic încât pot asigura singure vânt cu forța de 17. Astfel sunt deplasați aproximativ 9.000 de metri cubi de aer în plan orizontal, într-un canal tubular cu o lungime de 125 de metri. Autovehiculul de test se află pe o placă turnantă cu diametrul de doisprezece metri, astfel încât să poată fi expus unui curent de vânt frontal, dar și din orice unghi lateral dorit. În placa turnantă este integrat pe lângă un stand de încercare cu role, și un cântar cu șase componente. Acesta servește determinării cu mare exactitate a numeroaselor forțe, printre care și cea a aerului. Forțele sunt transmise prin sisteme de pârghii și tije către capsule dinamometrice, putând fi astfel evaluate.

„Este vorba mai mult de găsirea celei mai bune soluții împreună.”

Michael Hilgers

Fotografii: Daimler, Lars Kruse

În sus