Samstag, 16. Februar 2013 Mercedes-Benz Aerodynamik: Emotion trifft Effizienz
Aerodynamische Optimierungen am Beispiel des Mercedes-Benz CLA 180 BlueEFFICIENCY Edition
Beim Luftwiderstand, beim Geräuschniveau, beim Offenfahr-Komfort und bei der Schmutzfreihaltung, also in sämtlichen aerodynamischen Disziplinen, sind die Modelle von Mercedes-Benz seit Jahren in fast allen Fahrzeugklassen führend. Das zeigt: Aufregendes, emotionales Design und hohe aerodynamische Effizienz sind kein Widerspruch. Mit dem neuen Aeroakustik-Windkanal im Entwicklungszentrum Sindelfingen setzt sich das Unternehmen jetzt auch an die Spitze des aerodynamischen Versuchs. Seit fast drei Jahrzehnten erzielen die Aerodynamiker von Mercedes-Benz einen Rekord nach dem anderen. „Aktuell schneiden die Modelle der Marke in nahezu allen Fahrzeugsegmenten aerodynamisch am besten ab“, so Prof. Dr. Thomas Weber, verantwortlich für Konzernforschung und Mercedes‑Benz Cars Entwicklung. Die neue CLA-Klasse stellt als BlueEFFICIENCY Edition mit einem cw-Wert von 0,22 und einem Luftwiderstand von 0,49 m2 gar einen neuen Weltrekord auf.
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Mit dem „Großen Windkanal“ in Stuttgart-Untertürkheim – exakt vor 70 Jahren fand dort am 5. Februar 1943 die erste dokumentierte Messung statt – verfügte Mercedes-Benz als erster Automobilhersteller über einen Windkanal. Mit dem neuen Aeroakustik-Windkanal im Entwicklungszentrum Sindelfingen setzt sich das Unternehmen wieder an die Spitze des aerodynamischen Versuchs. Der neue Windkanal, der seinen Betrieb Mitte 2013 aufnimmt, folgt der Göttinger Bauart. Das heißt, die Luft wird nach der Messstrecke wieder zum Gebläse geleitet und erneut auf bis 265 km/h beschleunigt. Bevor die vom Gebläse beschleunigte Luft über eine Düsenfläche von 28 m² in die Messstrecke gelangt, muss sie gerichtet und geglättet werden, um störende Turbulenzen und Wirbel zu eliminieren. Dafür sorgen Gleichrichter und Siebe. Für die Nutzung als Akustik-Kanal, in dem die Windgeräusche innen und außen am Versuchsfahrzeug gemessen werden, wurden umfangreiche Geräuschdämm-Maßnahmen integriert. Noch bei 140 km/h strömt die Luft daher flüsterleise durch die Messstrecke. Kernstück der 19 Meter langen Messstrecke des Windkanals ist das etwa 90 Tonnen schwere Laufband-Waage-System mit Drehscheibe. Der neue Windkanal besitzt ein Fünf-Band-System zur Simulation der Straße. Das Laufband-Waage-System ist in eine Drehscheibe mit zwölf Meter Durchmesser integriert. So können die zu messenden Fahrzeuge auch unter einem Winkel angeströmt werden, um Seitenwind zu simulieren. Die Traversieranlage versetzt die Ingenieure in die Lage, verschiedene aerodynamische Sonden oder Mikrophone mit sehr hoher Genauigkeit um das Messobjekt zu platzieren.
Vor fast 100 Jahren geriet sie erstmals in den Fokus der Wissenschaft – aber erst nach der zweiten Ölkrise vor rund 30 Jahren bekam sie wirklich hohe Priorität bei der Fahrzeugentwicklung: Die Aerodynamik trägt heute wesentlich zur Energieeffizienz von Personenkraftwagen bei. Die ersten Personenwagen stammten nicht nur von der Kutsche ab, sie scherten sich angesichts der geringen möglichen Geschwindigkeiten auch nicht um den Wind. Selbst die ersten „richtigen“ Pkw, die Daimler unter der Marke Mercedes ab 1901 auf den Markt brachte, stemmten sich enorm zerklüftet dem anbrausenden Fahrtwind entgegen. So hatte der Mercedes Simplex von 1902 nicht nur eine Stirnfläche von rund 3 m², sondern auch sein cw-Wert von 1,05 führte dazu, dass der Wind fast zehn Mal so viel Widerstand fand wie bei einem modernen Personenwagen. Schon kurz nach dem ersten Weltkrieg aber begann die vom aufkommenden Flugzeugbau inspirierte Fachwelt, sich auch mit der Aerodynamik der Automobile zu beschäftigen. Flugzeugkonstrukteur Eduard Rumpler (1872 – 1940) präsentierte 1921 seinen Tropfenwagen, der mit seinem schmalen Aufbau nicht nur die Frage der Stirnfläche (2,4 m²) adressierte, sondern mit seiner Tropfenform wegweisend die Verwirbelungen nicht nur an der Front, sondern ganz besonders im Nachlauf minimierte. Das Ergebnis sah ungewohnt aus, setzte mit einem cw-Wert von 0,28 und dem resultierenden Luftwiderstand von 0,67 m² ein deutliches Zeichen. Auch Paul Jaray (1889 – 1974), der andere „Vater der Stromlinienform“, stammte aus der Luftfahrt. Ebenfalls im Jahr 1921 beantragte er ein Patent, das sich noch heute wie die Anleitung zum Bau einer modernen Karosserie liest: „Der untere Teil des Karosseriekörpers hat die Form eines halben Stromlinienkörpers und überdeckt das Chassis mit den Rädern, den Motorraum und den Fahrgastraum. Die Unterseite ist eben und verläuft parallel zur Bodenfläche. Auf diesen Hauptteil ist ein wesentlich schmalerer Stromlinienkörper gesetzt, der von einer fachwerkartigen Konstruktion getragen wird, die ihrerseits auf dem Chassis aufgebaut ist.“ Erstmals standen die Räder nicht mehr frei, sondern wurden in den Karosseriekörper einbezogen, das Fließheck diente der Minimierung von Wirbeln am Heck.
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