image/svg+xml

Automobil Revue

Technika

Konstrukce automobilu – Aerodynamika!

Tom Hyan 14.10.2014 07:19

Mercedes-Benz třídy CLA v továrním vzduchovém tunelu, držitel  aerodynamického rekordu sériového vozu (cx = 0,22)

Mercedes-Benz je vedoucí značkou v aerodynamické účinnosti u vozů několika segmentůDownsizing motorů není všelékem, pro nízkou spotřebu je důležitá také nízká hmotnost a vyzrálé aerodynamické řešení...

Přestože druhá a třetí možnost jsou naprosto logické, mnozí výrobci je ignorují, vymýšlejí stále větší automobily, které se ovzduším neprobíjejí zrovna snadno, a móda obludných SUV je toho smutným důkazem. Giorgetto Giugiaro jednou prohlásil, že každá třída osobních vozů by měla mít rozměrové limity; svým způsobem má pravdu, ale jakékoli restrikce jsou projevem nesvobody. Navíc přece rozhoduje zákazník, nyní stále pohodlnější a hmotnější, takže si za všechno můžeme sami...

Edward Welburn, šestý viceprezident designu General Motors, a Chevrolet Corvette 2004 v aerodynamickém tunelu GM ve Warrenu (Michigan)V červnu 2013 navštívil Prahu specialista Dr. Teddy Woll, vedoucí oddělení aerodynamiky, aeroakustiky a aerodynamických tunelů u značky Mercedes-Benz; jeho přednáška v sídlu importéra v Praze-Chodově byla více než zajímavá. Vzpomněl jsem si na hodiny aerodynamiky a stavby letadel, které vedl náš třídní profesor Ing. Svatopluk Krajina na Střední průmyslové škole strojnické v Praze v Masné ulici, a s překvapením zjistil, že na rozdíl od mnoha jiných oborů se vlastně nic podstatného nezměnilo. Samozřejmě kromě výpočetní techniky a vylepšených metod zkoušek, ale to jsou oblasti na základě jiných zákonů a poznatků... Význam optimálního tvarování automobilů neobyčejně vzrostl, zejména po propuknutí první ropné krize v letech 1973 – 1974, po všech krizích následujících a po požadavcích na snižování spotřeby (nyní i emisí CO2), daných nejen zájmy uživatelů, ale také legislativou vzhledem k ochraně životního prostředí a tenčícími se zásobami fosilních paliv. Výkon motoru automobilu je spotřebován odpory uvnitř motoru samého, třením a nuceným oběhem oleje v mechanismech, přenášejících točivý moment od motoru ke kolům, valením kol po vozovce a odporem vzduchu (čelní odpor); uvádí jedna z klasických učebnic o stavbě automobilových karoserií, vydaná již v padesátých letech minulého století.

Britský Vauxhall XVR, druhý evropský koncepční vůz od velké automobilky (1966; po Opelu GT, obě automobilky jsou součástí General Motors)Při nízkých rychlostech a nevelké ceně paliva v dávných dobách existovala mylná domněnka, že výkon připadající na překonání čelního odporu není tak velký, aby se jím konstruktéři vůbec museli zabývat. Samozřejmě mnohem větší roli hrála aerodynamika ve stavbě letadel, kde plní především základní funkci vyvolání vztlaku na křídle, jenž je podmínkou pohybu letadla nad zemským povrchem, ale stejně jako u automobilů ovlivňuje pronikání vzdušninou, související s potřebným výkonem motorů. Proto zejména letečtí konstruktéři při alternativní stavbě automobilů uplatňovali důsledně aerodynamické řešení, jež však mnohá konkurence a konzervativní klienti považovali za příliš avantgardní, a tak většina pokusů ve dvacátých až čtyřicátých letech neuspěla, ani nenalezla následovatele.

Tatra 77 byla prvním sériovým automobilem s proudnicovou karoserií (1934)Novodobá měření v aerodynamickém tunelu Volkswagen prokázala u československé Tatry 87 s tzv. proudnicovou karoserií z konce třicátých let součinitel odporu vzduchu cx = 0,36, tedy stejný, jakým se o čtyřicet let později chlubilo kupé Škoda 130 Rapid! Československá Tatra patřila k průkopníkům aerodynamického řešení karoserie, které v jejím případě usnadňovalo uložení vzduchem chlazeného motoru v zádi; většina předválečných automobilů totiž měla mohutnou příď, tvořenou kapalinovým chladičem motoru zcela vpředu, nezřídka ustaveným kolmo k vozovce, až později skloněným vzad. Tatra vycházela z principů vídeňského rodáka maďarského původu Dr. Paula Jaraye (1889 – 1974), jenž si v roce 1921 nechal patentovat aerodynamický tvar automobilu, prodal licence řadě výrobců (jiní jeho řešení okopírovali), ale pouze československá Tatra vyráběla vozy s proudnicovou karoserií ve větších sériích.

Saab 92 číslo 001 v aerodynamickém tunelu švédské letecké továrny (1946)K dalším průkopníkům patří letecký konstruktér Edmund Rumpler (1872 – 1940) rakouského původu, který v Německu sestrojil aerodynamický Rumpler Tropfenwagen (1921) s půdorysem kapkovitého tvaru (ale s vystouplými koly), u něhož se uvádí cx = 0,28 a čelní plocha 2,4 m2. Vůz měl samonosnou karoserii s motorem před zadní nápravou, unikátním třířadovým šestiválcem do W60/60°, 2,6 l/22 kW (30 k); Rumplerův patent využila firma Benz pro podobně koncipovaný otevřený automobil, ovšem už s řadovým motorem. Výroba se nikdy nerozběhla. Podle Jarayových patentů vznikla řada automobilů, například prototypy Audi typ K (1923), Ley typ T6 (1923) nebo Mercedes-Benz 200 (1935; cx = 0,26), jen k sé-riové výrobě nedošlo. Vývoj přinesl useklou záď podle Wunnibalda Kamma (1893 – 1966), která snižovala turbulence vzdušniny při vyšších rychlostech, u závodního BMW 328 Kamm Coupé snížila součinitel odporu vzduchu na cx = 0,25 (z 0,35).

Američané si dlouho hlavu s aerodynamikou nelámali, Cadillac Eldorado model 1959 měl velkou čelní plochu a na zádi ozdobná křídla až do výšky 970 mm!V roce 1939 představil Karl Schlör (1911 – 1997), německý inženýr ze strojírenské firmy Krauss-Maffei, osobní vůz kapkovitého tvaru na podvozku Mercedes-Benz 170H (motor vzadu) se součinitelem cx = 0,186, přezdívaný Göttingenské vejce podle testů v aerodynamickém tunelu AVA v Göttingenu. Vypukla však válka, pokusy skončily, funkční vzorek údajně odvezli Rusové... Přestože Volkswagen Typ 1, známý Brouk, měl pseudo-proudnicové tvary, jeho součinitel odporu vzduchu v roce 1938 dosáhl jen cx = 0,49 a čelní plocha 1,8 m2. Doktor Teddy Woll jako jeden z příkladů uvedl také poválečný minivůz Messerschmitt Kabinenroller (1953), který sice vykazoval cx = 0,396, ale s čelní plochou jen A = 0,99 m2 byl jeho rozhodující ukazatel (násobek těchto hodnot) cx.A pouze 0,39 (u Schlörova vejce 0,46).

Mercedes-Benz má bohaté zkušenosti s vývojem vozů v aerodynamickém tunelu v Untertürkheimu už od roku 1943!Po válce se však na aerodynamiku automobilů dlouho nehledělo, v USA byl tak levný benzin, že americké křižníky silnic měly zhruba cx = 0,60 a čelní plochu kolem tří čtverečních metrů! Situaci změnily až ropné krize (cena barelu vzrostla ze tří dolarů v roce 1971 až na rekordních 147 dolarů v roce 2008, pak poklesla ke stovce), takže kromě downsizingu přišla na řadu aerodynamika. Používání aerodynamických tunelů se stalo nutností, v roce 1982 měl Audi 100 (C3) součinitel odporu vzduchu cx = 0,30, o dva roky později Mercedes-Benz E-Klasse (W124) dosáhl cx = 0,29, v roce 1990 kupé Opel Calibra cx = 0,26, abychom jmenovali jen některé typy. Aerodynamické tunely se uplatnily nejprve v letectví, u nás měl vzduchový tunel s dříve užívaným otevřeným okruhem do rychlosti 198 km/h a průměrem proudu 1,8 m letňanský Vojenský technický a letecký ústav (VTLÚ, později VZLÚ) už před válkou; k nejznámějším tehdy patřily tunely s uzavřeným (cirkulačním) okruhem v britském Farnboroughu, či pro letadla ve skutečné velikosti v Chalais-Meudonu u Paříže, samozřejmě také americký NACA; či další (mnohdy jen pro modely) v německém Göttingenu, CAGI v Moskvě, při technice v Curychu, dokonce v Bukurešti atd. Základním předpokladem pro využití měření na modelech jsou pravidla tzv. podobnosti.

Aerodynamický Saab 92, dílo švédského výrobce letadel (na snímku s letounem Saab J21 v roce 1949)Mechanická podobnost znamená, že při obtékání dvou geometricky podobných těles pod stejným úhlem, různě velkých, různou rychlostí, při odlišné měrné hmotě a kinematické viskozitě (např. zmenšený model a skutečný automobil) bude rozložení rychlostí, tvar proudnic, průběh tlaku na povrchu tělesa a síly na těleso působící podobné, tzn. u obou těles v určitém poměru. Rozborem bylo prokázáno, že k této mechanické podobnosti dojde, bude-li zachován poměr mezi setrvačnými a třecími silami, vyjádřený shodným Reynold-sovým číslem (Re), které představuje poměr těchto rozhodujících sil, působících na částečky vzdušniny. Až při kritickém Re přechází laminární proudění na turbulentní, rovnováha sil třecích a setrvačných je porušena.

Aerodynamické finesy uplatnili Američané zprvu jen na koncepčních vozech snů (na snímku turbínový GM Firebird III ročníku 1959)Při shodném Re lze výsledky měření na modelu použít přímo pro skutečný automobil. Měření na modelech bylo zavedeno z důvodů finanční a prostorové náročnosti, dnes je více tunelů pro měření automobilů ve skutečné velikosti. Mercedes-Benz je průkopníkem aerodynamických tunelů v automobilovém průmyslu, první byl postaven v Untertürkheimu v letech 1939 – 1943 (5. února toho roku proběhla první měření), po válce rekonstruován (1954) a zcela odkoupen Daimlerem (1974). V Sindelfingenu pak byl nedávno postaven nový aeroakustický tunel Mercedes-Benz. Dnešní digitální vývojový proces znamená značné urychlení a zdokonalení, při přechodu z předcházející generace Mercedes-Benz B-Klasse W245 na novou W246 znamenal aerodynamický vývoj nejen 1100 hodin v tunelu, ale také 278 000 počítačových hodin! Součinitel odporu vzduchu klesl na cx = 0,24 až 0,26 (podle verze, a to z 0,30). Konstruktéři zasluhují náš obdiv, automobil dnes rozhodně neprochází snadným a jednoduchým vývojem, u třídy CLA se dále snížil tento součinitel na rekordních cx = 0,22 (v sériové výrobě). Přispěla k tomu optimalizace všech ploch včetně pneumatik a zakrytování spodku vozu.

Převzato z časopisu

Fotogalerie

Vstup do diskuze (0)   Tisk Facebook Twitter



Emil Frey Select

Volkswagen Sharan 2,0 TDI,CZ,1Maj,Highline,DSG

59 178 km, r. 2019

839.900,- Kč

DS Automobiles DS3 Crossback DS 3 CB Grand Chic E-TENSE

22 734 km, r. 2020

889.900,- Kč

Subaru Levorg 1,6 GT-S,4x4,CVT

45 352 km, r. 2019

689.900,- Kč

Newsletter

Přejete si odebírat newsletter?



Test

Škoda Fabia 1.0 TSI – Mílový skok

Lukáš Dittrich 31.01.2022 07:17

Výrazně širší karoserie dělá z nejnovější ­Fabie už od pohledu mnohem dospělejší vůz. Propracovaná aerodynamika pomáhá k nižší spotřebě paliva

Čtvrtá generace Škody Fabia slibuje kromě jiného mnohem prostornější interiér, větší objem... >>

Více



Technika

Cupra formentor VZ5 – Pět na čtyři

Petr Hanke 14.02.2023 15:15

Aktivní zadní rozvodovka v režimu Drift posílá 100 % hnací síly dostupné pro zadní nápravu na vnější kolo

S potěšením jsme využili možnosti podívat se v novém školicím centru společnosti Porsche Česká... >>

Více



Další články

  • Auta ihned a snadno. Flexibilní operativní leasing Driveto.

    Driveto má řešení flexibilní mobility do dnešní turbulentní doby. Unikátní... >>

  • Elektřina v náklaďáku není tabu

    S ohledem na nesrovnatelné dopravní výkony mnozí považují elektrický pohon... >>

  • Wankel žije: Mazda MX-30 e-Skyactive R-EV

    Na autosalonu v Bruselu Mazda představila druhou verzi elektrického typu MX-30,... >>

  • Nové karavany a obytné vozy na výstavě CMT 2023

    Letošním prvním velkým svátkem pro milovníky karavaningu, cestování a volného... >>

  • Panhard & Levassor X 25 (1913) – Surrealistický zážitek

    V čím dál modernější, kontroverzně elektrifikované době se jízda s Panhardem z... >>

  • Nokian Tyres Green Step – Obnovitelně

    Společnost Nokian Tyres představila koncepční pneumatiku budoucnosti, jež je z... >>

  • Walter D-Bus – Velké dvanáctiválce

    V říjnu 1931 vystavovala jinonická továrna Walter na pražském autosalonu nejen... >>

  • Nová kola: homologované novinky AEZ a DOTZ pro rok 2023

    Alcar je tradiční společnostní nabízející designová kola značek AEZ, Dezent či... >>


Nejčtenější články

  • Lynk & Co 01 – Po pěti letech…

    Teprve v Tannisu jsme mohli vůbec poprvé usednout za jeho volant! Lynk & Co... >>

  • Cupra už v Česku vyrábí i prodává. Co je zač?

    Nová značka Cupra nedávno vstoupila i na český trh. Zákazníci se mohou těšit na... >>

  • Wankel žije: Mazda MX-30 e-Skyactive R-EV

    Na autosalonu v Bruselu Mazda představila druhou verzi elektrického typu MX-30,... >>

  • Syntetický benzín Porsche – Slibná alternativa

    Bezemisní budoucnost automobilové dopravy se dnes nese především v duchu... >>

  • Toyota RAV4: hybrid vs. plug-in hybrid – Pro a proti

    Toyota nabízí typ RAV4 nejen s klasickým  hybridním pohonem, ale také v... >>

  • Nové karavany a obytné vozy na výstavě CMT 2023

    Letošním prvním velkým svátkem pro milovníky karavaningu, cestování a volného... >>

  • Instruktoři bezpečné jízdy testovali nové postupy za volanty elektromobilů Škoda Enyaq

    Celkem 63 instruktorů prošlo v minulém roce školením Asociace center pro... >>




Menu

  • Novinky |
  • Testy |
    • Představujeme
    • Svezli jsme se
    • Náš test
  • Články |
    • Historie
    • Technika
    • Pro řidiče
    • Motorsport
    • Magazín
    • Fotogalerie
    • Listárna
  • Speciály |
  • Tiskové zprávy |
  • Časopisy |
    • Automobil Revue
    • Trucker
    • Doprava a silnice
  • Bazar |
  • Newsletter |
  • Novinky |
  • Testy |
  • Historie |
  • Pro řidiče |
  • Speciály |
  • Truck/bus |

Newsletter
Předplatné
O nás

Vyhledávání


Automobil Revue

Novinky | Testy | Články | Speciály | Tiskové zprávy | Časopisy | Bazar | Newsletter |

Všechna práva vyhrazena © | 2011 - 2023 Redakce Automotorevue | Mapa stránek | Redakce stránek | Napište nám | Předplatné | RSS | GDPR | CMP | Autoři
design by skop | system by SABRE |