I stormens öga
Transport Magazine

I stormens öga

Aerodynamik kan mätas: I vindtunneln ser man vilken konst teknikerna på Mercedes-Benz skapar.

Den nya Actros förbrukar upp till fem procent mindre bränsle än sin föregångare. Det beror delvis på den förbättrade aerodynamiken. Detta har man lyckats med genom uträkningar i dator, på vägar – och i vindtunnel.

Den enorma fläkten skulle passa utmärkt som kuliss i en Hollywood-produktion där den skulle kunna spela rollen som jetmotor på ett gigantiskt rymdskepp. Fläktens diameter är 8,5 meter och de nio rödlackerade rotorbladen är vardera två och en halv meter långa. Den här dagen tas det visserligen bilder i anläggningen. Dock inga rörliga bilder, utan porträttfoton på Michael Hilgers som är chef för CAF Vehicle Functions på Mercedes-Benz avdelning för fordonsutveckling. 

Hilgers och hans kollegor har här i vindtunneln på Daimler AG i Stuttgart-Untertürkheim i hög grad bidragit till att den nya Actros är ännu mer aerodynamisk, vilket gör den ännu mer bränslesnål än sin föregångare.

Vilken roll aerodynamiken spelar visar följande siffror: På en modern lastbil i europeisk fjärrtrafik används ungefär en tredjedel av den tillgängliga mekaniska energin till av övervinna luftmotståndet. Ju mer aerodynamisk lastbilen är desto mindre är luftmotståndet och följaktligen lastbilens energiförbrukning. Jämfört med sin föregångare har den nya Actros upp till fem procent lägre bränsleförbrukning. Bara den aerodynamiskt utformade MirrorCam, som ersätter backspeglarna, sänker luftmotståndet med upp till 1,3 procent.

Content Actros wind tunnel 01

Michael Hilgers är chef för CAE Vehicle Functions på Mercedes-Benz utvecklingsavdelning för nyttofordon. Här visar han fläktens styrka i vindtunneln i Untertürkheim.

Content Actros wind tunnel 04

250

kilometer i timmen kan vindkanalsfläkten uppnå.

Men hur testar ingenjörerna detta rent konkret? Vindtunnelns fläkt kan vid behov skapa en storm med hastigheter på upp till 250 km/h. Inför testerna placeras fordonet på en snurrplatta med integrerad våg. På så vis går det att simulera luftflöden från diverse riktningar.

”Vi gör stickprovsförsök, för att bekräfta den aerodynamiska förbättringen av konceptkomponenterna.”

Michael Hilgers, chef för CAE Vehicle Functions

Målet med sådana simulationer är att optimera lastbilens cw-värde, det vill säga dess ”strömlinjeformning”. ”Vi genomför stickprov för att bekräfta de aerodynamiska förbättringarna hos vissa komponenter”, förklarar Michael Hilgers deras arbetsmetod. ”Parallellt med detta körs alltid den datorbaserade flödesberäkningen: den digitala simulationen med hjälp av så kallad Computational Fluid Dynamics, förkortat CFD.” Dessutom utvärderas de aerodynamiska åtgärderna i verklig vägkörning.

För den nya Actros gav analyserna i vindtunneln viktig data för hur MirrorCam skulle utformas, men även hur kamerahållarna skulle placeras på höger och vänster sida om förarhytten. ”Det diskuterades om det skulle vara på den övre eller undre delen av B-stolpen”, förklarar Michael Hilgers. 

Content Actros wind tunnel 02

Blick för detaljer I: På den nya Actros virvlar det knappt upp någon luft kring bilens MirrorCam.

Content Actros wind tunnel 05

Frontal motvind: Under arbetet i vindtunneln är det förarhyttens sidospoilers och hållarna till MirrorCam som utvecklarna intresserar sig för den här gången.

9000

kubikmeter luft förflyttas vågrätt i en 125 meter lång, ringformig kanal.

Content Actros wind tunnel 03

Blick för detaljer II: Vid förarhyttens sidospoilers sker nästan ingen virvelbildning heller. I bild syns den högra sidan av förarhytten.

Vid försöken användes en riktig Actros som hade fått ytterspeglarna utbytta mot prototyper av kamerahållare som man testade att sätta på tre olika ställen. Lastbilen sattes på vågen i vindtunneln och fläkten drogs igång. Med vågens hjälp kunde ingenjörerna mäta hur luftkraften påverkade fordonet när luften flödade förbi. Resultatet: Den bästa positionen för kamerahållaren är vid A-stolpen vid takkanten.

Man försökte även finna en lösning på problemet med ströljus som kommer ovanifrån och försämrar kamerans prestanda. I dessa tester segrade de små taken som hållarna till MirrorCam nu är utrustade med. Ingenjörerna engagerade sig även i utformningen av förarhyttens nya, konkava spoilers baktill. De optimerade spoilers bidrar också till att den nya Actros förbrukar mindre bränsle än alla sina föregångare.

Förutom att sänka förbrukningen har ingenjörerna ambitionen att begränsa nedsmutsningen när de utför sina CFD-analyser. ”Här handlar det framför allt om säkerhetsrelevanta områden som fram- och sidorutor samt kameralinserna”, förklarar Hilgers. ”Aerodynamiken påverkar hur mycket smuts som fastnar från det egna och framförvarande fordon.”

Det är inte bara teknikerna inom aerodynamik som bestämmer här, utan det måste bollas med kollegor från andra viktiga områden, särskilt design och konstruktion. För allt som gynnar dynamiken är inte genomförbart, dels ur estetisk synvinkel men också rent tekniskt svårt att konstruera. 

Å andra sidan måste ”aerodynamikerna” lägga in sitt veto för vissa idéer från andra avdelningar. ”I slutändan är alla som deltar ense om en sak”, betonar Michael Hilgers: ”Det handlar alltid om att hitta den bästa lösningen tillsammans.”

Vindtunneln i Untertürkheim.

I åtta decennier har ingenjörerna på Mercedes-Benz använt sig av vindtunneln i Untertürkheim. Genom att uppgradera tekniken på de relevanta ställena har den kunnat hålla en modern standard hela tiden. Två likströmsmotorer med en prestanda på 2.500 kW vardera driver fläktarna så kraftigt att de kan simulera vindstyrka 17. Då sätts cirka 9.000 kubikmeter luft i horisontell rörelse i en 125 meter lång, ringformad kanal. Testfordonet står på en vridbar platta med tolv meters diameter, så att vindströmmen inte bara kan komma framifrån, utan från alla andra önskade riktningar. Integrerat i vridplattan finns förutom en rulldynamometer även en sex-komponentsvåg. Den kan detaljerat mäta diverse krafter, bland annat luftkraften. Krafterna förmedlas via olika dragdon till kraftmätare som kan utvärdera krafterna.

”Det gäller att alltid utveckla den bästa lösningen gemensamt.”

Michael Hilgers

Foton: Daimler, Lars Kruse

Uppåt