Aerodynamika osobních automobilů je velmi složitá a komplikovaná disciplína, která řeší často protichůdné požadavky. V současné době sílí snahy vyrobit co nejaerodynamičtější vůz, tedy auto s co možná nejmenším odporem vzduchu. Proti tomuto požadavku stojí představy designérů i dnešní nároky na bezpečnost, které velí dělat auta čím dál mohutnější. Řešit je nutné také přítlak vozu, respektive třeba to, aby se ve vysokých rychlostech vůz nenadlehčoval, jako tomu bývalo u mnoha aut v minulosti.
V podstatě jde o hledání ideálního kompromisu mezi řadou požadavků. Ke špičce v tomto hledání patří v současnosti automobilka Mercedes-Benz, jejíž vozy patří ve svých třídách a kategoriích k těm nejaerodynamičtějším a často stojí z hlediska hodnoty součinitele odporu vzduchu na příčce nejvyšší. Například elegantní čtyřdveřové kupé Mercedes CLA je v současné době ve verzi BlueEFFICIENCY asi nejaerodynamičtějším sériovým vozem vůbec. Jeho součinitel odporu vzduchu má hodnotu 0,22. Běžné verze vozu se přitom mohou chlubit jen o setinu vyšší hodnotou.
Hledání tisícin
Právě hledání, jak u součinitele odporu vzduchu získat setiny a tisíciny ve prospěch aerodynamičtějších tvarů je dnes hlavním úkolem inženýrů v této oblasti. Dalším úkolem je zmenšování celkové čelní plochy automobilů, protože právě tato plocha a koeficient odporu vzduchu určují celkový aerodynamický odpor vozu. Jenže pochopitelně auta často o mnoho menší dělat nelze, takže právě snižování součinitele odporu je prioritní.
Aerodynamika současných mercedesůMercedes A Cd = 0,26/0,27 Nižší hodnoty platí pro ekologické modely BlueEFFICIENCY, v případě nové třídy S pak pro hybridní model. |
Teddy Woll, šéf aerodynamiky, aeroakustiky a větrných tunelů u Mercedesu, se s námi během návštěvy Prahy podělil o několik ukázek toho, jak jeho oddělení hledá cestu k co nejlépe fungujícím tvarům. Většinu řešení přitom demonstroval právě na novém modelu CLA, na který je automobilka po právu hrdá.
Jedním ze základů pro skvělé aerodynamické vlastnosti CLA je téměř kompletně zakrytovaný podvozek. Plochá podlážka vozu umožňuje uklidnit proudění vzduchu a nedovolí vytvářet turbulence, které by zvyšovaly odpor. U CLA se tak Mercedes snažil rozšířit zakrytí na maximální možnou míru. Úplně ovšem podvozek zakrytý být nemůže, stále je potřeba tu ponechat prostor pro proudění vzduchu okolo horké výfukové soustavy a také pro odvod chladícího vzduchu z motorového prostoru. Do budoucna tu ovšem ještě určité rezervy jsou. Ostatně dokazuje to právě rozdíl mezi běžnou a BlueEFFICIENCY verzí CLA, které se v zakrytí mírně liší.
Podvozek Mercedesu CLA je v maximální míře zakryt
Když už jsme u chlazení, i to hraje v aerodynamice velkou roli. Slabým místem je pochopitelně chladič, který se u většiny vozů nachází za mřížkou masky. Chladič sám o sobě má velký odpor vzduchu, a proto se automobilky snaží v poslední době jeho funkci trochu proměnit. V režimech, kdy není motor příliš vytížen, proto CLA (ale i jiná produkční auta) uzavírá speciálními lamelami přívod vzduchu k chladiči, což opět sníží odpor.
Toto jsou technicky vcelku očividné detaily, které hodně pomohou, ale u běžných vozů jsou nejspíš pořád příliš drahé. Existují však i jednodušší detaily, které cenu vozu tolik neovlivní, i když je otázkou, nakolik je nutné započítávat jejich náklady na vývoj. Ladění drobností v aerodynamickém tunelu totiž spotřebuje mnoho peněz.
Co se vzduchem u kol
Po zakrytování podvozku je například jednou z nejproblematičtějších oblastí podběh a v něm umístěná kola. Tady při běžné konstrukci vznikají velké nežádoucí turbulence. Na druhou stranu například brzdy stále vyžadují určitý přísun vzduchu pro chlazení. U CLA přišli konstruktéři Mercedesu s opravdu drobným detailem, kterého si všimne málokdo.
Na spodku vozu je kousek před předním podběhem podivný plech s několika výstupky. Tento plech sám o sobě vlastně aerodynamické vlastnosti auta zhoršuje, přidává totiž na celkové čelní ploše. Jenže jeho užitek je větší než negativní důsledky jeho umístění. Zvláštní uspořádání výstupků tu totiž slouží k vytváření řízeného proudu vzduchu. Velká plochá část na vnější straně brání vstupu vzduchu do podběhu a mezera o kus vedle naopak vytváří ten správný proud vzduchu k brzdám. Další výstupky pak vytvářejí řízený vír vzduchu s vodorovnou osou. Tento vír opět zabraňuje dalšímu pronikání vzduchu do podběhu, protože strhává okolní vzduch směrem vzad pod podlahu vozu.
Tohle je malý aerodynamický trik mercedesu, jak usměrnit proudění vzduchu k brzdám a zároveň nepouštět do podběhů vice vzduchu, než je nezbytně nutné.
Podběhy jsou chytře odstíněny i od pronikání vzduchu z vnější strany, tedy od lemů blatníků. Vliv na to mají nejen právě samotné lemy, ale také sada nenápadných otvorů v čelní části podběhu. Tyto otvory opět vytvářejí řízené proudění vzduchu, tentokrát jakýsi souvislý proud, který je směřován na vnější stranu pneumatiky a disku kola. Tento urychlený proud vzduchu tvoří jakousi zástěnu, přes kterou do podběhu vzduch z okolí auta neproniká tak výrazně jako bez tohoto řešení.
Zrcátka překážejí
Ne nadarmo má řada aerodynamicky vynikajících studií automobilů namísto klasických zpětných zrcátek jen drobné kamery a displeje uvnitř v kabině. Zpětná zrcátka jsou totiž jedním z největších trnů v oku moderní aerodynamiky. Jejich plocha je až překvapivě velká a ačkoliv aerodynamika velí naopak zmenšovat, mnoho se s tím dělat nedá.
Vzhledem k požadavkům na bezpečnost, mohutnější konstrukci (a tudíž horším výhledům z dnešních vozů) a vyšším cestovním rychlostem zrcátka mnohdy naopak rostou. A stačí se podívat na nový Mercedes A i CLA a je jasné, že plocha zrcátek opravdu není malá.
Výrazná rýha u zpětného zrcátka slouží ke strhávání proudu vzduchu s kapkami vody tak, aby vír zbytečně nešpinil samotnou plochu zrcátka.
Proto se proud nabíhajícího vzduchu snaží inženýři řešit už v rámci tvarování kapoty a zrcátka trochu odstínit. Samozřejmě to nejde úplně, takže nastupuje hledání co nejvhodnějšího tvaru zrcátek. Jenže pak přijde ještě požadavek, aby se zrcátka nešpinila. To znamená další drobnou čáru přes rozpočet.
Takže až půjdete někde kolem nového áčkového mercedesu, všimněte si docela výrazné rýhy, která zrcátko lemuje shora a z boku. Rýha tu strhává proud vzduchu tak, aby nevytvářel víry na funkční straně zrcátka. Za deště to znamená, že voda necáká na zrcátko, a to se tak nešpiní a zůstává dobře přehledné.
Vše ve jménu spotřeby paliva
Velký tlak na co nejlepší aerodynamické vlastnosti automobilů vzniká pochopitelně kvůli současné honbě za co nejnižší spotřebou paliva. Aerodynamika ji ovlivňuje velice výrazně. Mercedes uvádí, že například u nového modelu třídy B došlo ke snížení koeficientu odporu vzduchu z 0,3 u předchozího provedení na 0,24 ve variantě BlueEFFICIENCY (běžný model má 0,26). Vývoj aerodynamiky zabral 278 tisíc hodin počítačových simulací a 1 100 hodin v aerodynamickém tunelu. Snaha se však vyplatila. V cyklu NEDC představuje zlepšení úsporu asi 0,2 litru paliva na 100 kilometrů.
NEDC je ovšem cyklus s nízkými rychlostmi. Mercedes používá ještě vlastní cyklus s podílem vyšších rychlostí a tady už je úspora 0,5 litru paliva na 100 kilometrů. Cyklus přitom stále používá vcelku nízkou průměrnou rychlost asi 55 km/h, které lze dosáhnout například při běžném meziměstském dojíždění do práce. Na delších cestách lze samozřejmě dosahovat i vyšších průměrných rychlostí, a tudíž větších úspor.
Mercedes tak udává i extrémní případ: při rychlosti 200 km/h je výsledná úspora daná lepší aerodynamikou nové generace béčka rovné dva litry paliva na 100 kilometrů. Podle automobilky to znamená, že vůz v takové rychlosti uspoří tolik paliva, kolik by pomohlo ušetřit odlehčení o rovnou jednu tunu. V běžném testovacím cyklu přináší aerodynamika stejné úspory, jako by byl béčkový mercedes lehčí o 100 kilogramů.
Aerodynamické tunely MercedesuAutomobilka Mercedes-Benz provozuje vlastní aerodynamický tunel v Untertürkheimu od roku 1974. Tehdy koupila zařízení, které už v roce 1938 navrhl slavný odborník na aerodynamiku Wunibald Kamm. Jeho tunel byl dokončen počátkem roku 1943 a šlo o první zařízení svého druhu používané pro vývoj automobilů. O deset let později došlo k rekonstrukci (tunel byl poškozen větrnou smrští) a následně tunel provozovala Technická univerzita ve Stuttgartu. V roce 1974 tunel koupil Mercedes a rovnou jej modernizoval. Další dílčí modernizace přišly v letech 1985 a 1997. Od roku 2000 Mercedes opět spolupracuje s univerzitou ve Stuttgartu a pro vlastní použití si postavil zcela nové moderní zařízení v Sindelfingenu. To bylo uvedeno do provozu v roce 2011 a z poznatků, které s jeho pomocí získala, začíná automobilka těžit právě teď. |
