Misurare l’aerodinamica è possibile: gli ingegneri della Mercedes‑Benz in azione nella galleria del vento
Veicolo & tecnica
Il nuovo Actros consuma fino al cinque percento di carburante in meno rispetto al modello precedente. Un risultato, questo, che dipende anche dal miglioramento delle sue caratteristiche aerodinamiche, ottenuto grazie a esperimenti in laboratorio e su strada – e nella galleria del vento.
Michael Hilgers, responsabile dell’unità CAE Vehicle Functions del reparto Ricerca e sviluppo veicoli industriali della Mercedes‑Benz. presenta la potenza del ventilatore utilizzato nella galleria del vento di Untertürkheim.
Le sembianze dell’enorme ventilatore sono tali che sembra di stare sulla scena di un recente film di Hollywood, in cui il ventilatore appare come il motore di una gigantesca astronave. Il diametro del ventilatore assiale è di 8,5 metri, mentre le nove pale rosse hanno una lunghezza di due metri e mezzo ciascuna. Oggi all’interno dell’impianto vengono scattate delle fotografie. Nessuna foto con l’impianto in movimento, però. Solo alcuni primi piani di Michael Hilgers, responsabile dell’unità CAE Vehicle Functions del reparto Ricerca e sviluppo veicoli industriali della Mercedes‑Benz.
Ed è proprio qui, nella galleria del vento della Daimler AG all’interno dello stabilimento di Stoccarda-Untertürkheim, che grazie al lavoro di Hilgers e dei suoi colleghi è stato possibile migliorare nettamente le caratteristiche aerodinamiche del nuovo Actros e, conseguentemente, l’efficienza di utilizzo del carburante rispetto a tutti i modelli che lo hanno preceduto.
Un dato che dimostra l’importanza dell’aerodinamica: negli attuali veicoli industriali impiegati nel trasporto internazionale a lungo raggio circa un terzo dell’energia meccanica disponibile viene utilizzata per superare la resistenza aerodinamica. Quanto più si riduce il coefficiente di resistenza e migliorano le caratteristiche aerodinamiche dell’automezzo tanto più si riduce il consumo di carburante. Rispetto al modello precedente, il nuovo Actros consente di risparmiare fino al cinque percento di carburante. Un risultato a cui già solo l’aerodinamica ottimizzata della MirrorCam, che sostituisce i tradizionali retrovisori esterni, contribuisce per l’1,5 %.
Qual è stato il contributo di Untertürkheim nel miglioramento dell’aerodinamica del nuovo Actros? Il ventilatore utilizzato nella galleria del vento può generare correnti in grado di raggiungere i 250 chilometri orari. In fase di progettazione, gli ingegneri aerodinamici hanno testato più volte il comportamento fluidodinamico nella galleria del vento posizionando il veicolo su una piattaforma girevole in cui è integrata una bilancia.
Ottimizzare il coefficiente aerodinamico tramite le simulazioni.
Lo scopo di queste simulazioni è ottimizzare il coefficiente cw di un veicolo industriale, vale a dire il suo comportamento «aerodinamico». «Con questi test a campione intendiamo attestare il miglioramento delle caratteristiche aerodinamiche dei componenti progettati», spiega Michael Hilgers riassumendo il principio del procedimento. «Parallelamente con il computer eseguiamo sempre il calcolo del comportamento fluidodinamico: una simulazione digitale effettuata utilizzando la cosiddetta fluidodinamica computazionale, nota anche con la sigla CFD». L’efficienza delle soluzioni aerodinamiche viene inoltre validata su strada.
Il lavoro svolto nella galleria del vento ci ha fornito preziose indicazioni sulla configurazione della MirrorCam del nuovo Actros e sul posizionamento dei bracci della telecamera sul lato destro e sinistro della cabina di guida. «Non sapevamo se collocarli in corrispondenza del settore superiore e inferiore del montante A o nel settore superiore del montante B», spiega Michael Hilgers.
Per eseguire i test abbiamo utilizzato un Actros in cui i retrovisori esterni sono stati sostituiti dai prototipi dei bracci della telecamera – collocati in successione in ciascuna delle tre posizioni da collaudare. Il veicolo è stato posizionato sulla bilancia della galleria del vento e il ventilatore è stato messo in funzione. Grazie alla bilancia gli ingegneri hanno potuto misurare la forza fluidodinamica agente sul veicolo. Il risultato: la posizione migliore per i bracci della telecamera è sul montante A, in corrispondenza del bordo del tetto.
Gli ingegneri hanno inoltre cercato una soluzione per evitare che la qualità delle immagini riprodotte dalle telecamere venisse compromessa dalla luce diffusa proveniente dall’alto. I risultati dei test ci hanno portati a optare per il piccolo guscio di cui attualmente sono dotati i bracci della MirrorCam. Gli ingegneri hanno lavorato a fondo anche per sviluppare i nuovi deflettori laterali concavi della cabina di guida. Anche l’ottimizzazione dei deflettori laterali contribuisce alla riduzione del consumo di carburante del nuovo Actros rispetto ai modelli precedenti.
Un altro aspetto importante: evitare gli accumuli di sporco.
Oltre alla riduzione dei consumi, nei test eseguiti nella galleria del vento e nelle analisi CFD, gli ingegneri hanno considerato anche le soluzioni miranti a evitare l’accumulo dello sporco. «Il problema interessa soprattutto le zone rilevanti per la sicurezza del veicolo, ad esempio il parabrezza e i cristalli laterali ma anche gli obiettivi integrati nei bracci della telecamera», spiega Hilgers. L’aerodinamica può ridurre la quantità di sporco generata dal proprio veicolo o dai veicoli che precedono.
Oltre al lavoro svolto dagli ingegneri aerodinamici, è essenziale anche il coordinamento con l’operato dei colleghi che si occupano di altre discipline fondamentali, in particolare dei designer e dei progettisti. Perché non è detto che la soluzione ottimale a livello aerodinamico sia esteticamente apprezzabile o realizzabile.
E a loro volta gli ingegneri aerodinamici si trovano a dover bocciare alcune idee avanzate dai loro colleghi. «Ma alla fine siamo tutti consapevoli di una cosa», sottolinea Michael Hilgers: «L’obiettivo comune è sviluppare insieme la soluzione migliore».
Esposizione al flusso d'aria frontale: durante i test eseguiti nella galleria del vento gli ingegneri hanno concentrato la loro attenzione sui bracci delle telecamere della MirrorCam e sui deflettori laterali della cabina di guida.
Foto: Daimler, Lars Kruse
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8 commenti
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).