Mercedes Benz IAA: pohled do budoucnosti aerodynamiky

Aerodynamika se v posledních době opět stává ústředním motivem vývoje automobilů.  V době, kdy tolik záleží na spotřebě a snižování emisí, nemůže být tato věda opomenuta, protože má klíčový vliv na efektivitu výslednéhé produktu. Kromě zjevného vlivu na spotřebu a maximální dosažitelnou rychlost se vůz dobře navržený s ohledem na proudění vzduchu projevuje jako stabilní a dobře řiditelný ve vyšších rychlostech, každý z nás také jistě ocení vyšší míru akustického komfortu na palubě. Jen si vzpomeňte, jak příjemné bylo, když jste naposledy řídili auto, v jehož kabině jste si mohli povídat bez zvýšené námahy hlasivek nebo si mohli vychutnat poslech svého oblíbeného alba, aniž byste byli rušeni přebytečným hlukem proudícího vzduchu. I za toto vděčíte aerodynamikům (případně vrstvám hlukové izolace, s nejvyšší pravděpodobností však kombinaci obou vlivů). Jistě jste si také všimli, že proudění kolem zrcátek stále ještě způsobuje nepříjemné zvuky. Nový koncept od Mercedesu zrcátka nemá. A nejen to, tento pozoruhodný automobil přináší mnoho dalších prvků, které nám poskytují určitý náhled do blízké budoucnosti konstrukce automobilů.

Možná si vybavíte základní poučku z oblasti proudění tekutin, tolikrát opakovanou v hodinách fyziky vaším oblíbeným kantorem, že nejmenšího aerodynamického odporu dosahuje těleso tvaru kapky. Tento poznatek měl zásadní vliv na tvar prvních aerodynamických automobilů,  jeho aplikace do praxe ve spojení se znalostmi získanými v letectví pak přinesla proudnicové karoserie, nám známé například z automobilů značky Tatra. Tvar karoserie je velmi významným činitelem určujícím její efektivitu z pohledu aerodynamiky. Tato efektivita se vyjadřuje součinitelem odporu cd, dříve značeným cx. Zmiňovaný kapkovitý tvar dosahuje velikosti součinitele odporu kolem 0.04 – 0.05. Mercedes se v tiskové zprávě chlubí tím, že jejich Concept IAA (Intelligent Aerodynamics Automobile) má hodnotu součinitele odporu cd = 0,19. Pro srovnání dodejme, že zmíněná Tatra 77 se mohla pyšnit hodnotou 0,25 (tato však platila pouze pro model v měřítku 1:5 měřený v tunelu, skutečné auto se pohybovalo kolem hodnoty 0,35) a nám dobře známá Škoda Octavia v úsporné verzi Greenline jezdí úsporně mimo jiné i kvůli výborné aerodynamice s výsledným součinitelem odporu cd = 0,29. Jak se vývojářům Mercedesu podařilo postavit tak aerodynamické auto?

Automobilka Mercedes-Benz pracuje na výzkumu proudění vzduchu v automobilových aplikacích již dlouho, z nedávné minulosti si vybavíme například koncept Bionic z roku 2005 (cd = 0,19), který vypadal jako akvarijní rybička. Z pohledu potenciálního zákazníka se asi nejednalo zrovna o pohledný automobil, jeho naftový čtyřválec (1 900 cm ³ , 103 kW) si však vystačil s asi 3,4 litry paliva na 100 km. Jeho základní tvar byl inspirován tělem ryby z čeledi havýšů. Concept IAA se svým vzhledem podobá spíše mnohem starším vozům s proudnicovou karoserií (Myslím, že pánové Ledwinka a Jaray by z něj měli opravdu radost… Pozn. VojtaD), klidně by však mohl představovat podobu nového CLS.

Koncept IAA sice nevypadá jako ryba, ale zato připomíná stará proudnicová auta ze 30. let 

Do boje za lepší aerodynamiku a nižší spotřebu ovšem přijíždí IAA vyzbrojen aktivní aerodynamikou. Nejmarkatnějším prvkem jsou výsuvné panely v zadní části automobilu, které se při rychlosti 80  km/h automaticky (možnost manuální aktivace je samozřejmostí) vysunou směrem vzad o 390 mm a tak ještě zvýrazní proudnicový tvar karoserie. Současně přispívají k lepšímu odtržení proudění na konci vozu a také ke zmenšení intenzity turbulencí za automobilem. Podrobným zkoumáním zádě dojdeme k závěru, že pro snížení vztlaku nutně generovaného takto navrženou karoserií, ne nepodobnou profilu křídla, je využito integrovaného difuzoru.

Uzavíratelné žaluzie motoru chladiče nejsou ničím novým, lamely v masce chladiče tohoto vozu jsou však také pohyblivé a zlepšují aerodynamiku přední části vozu. Pro tento účel se mohou posunout o 60 mm vzad, ale současně musí dodávat nezbytné množství vzduchu pro chladič motoru. Pohyblivé ‚lízátko‘ ve spodní části nárazníku pomáhá snížit turbulence vznikající mezi podvozkem vozu a silnicí. Spodek vozu je samozřejmě zakrytován. Před předními koly pak nalezneme výsuvné klapky směrující proud vzduchu dále od podběhů kol, kde dochází ke tvorbě výrazně turbulentního proudění a z něj plynoucího zvýšení odporu. Otvory v discích kol se uzavírají za stejným účelem.

Trochu stranou nutně zůstává interiér vozu, který podle automobilky představuje vizi luxusní limuzíny budoucnosti, ať už jde o použití luxusních a neobvyklých materiálů, zmiňme například broušené sklo, nebo širší použití nových ovládacích prvků. Ačkoli vzhled prostoru pro posádku staví na designovém jazyku současné třídy S (a S coupé), nová filozofie ovládání přináší například dotyková tlačítka na volantu. Mercedes staví nové pojetí kabiny právě na dotyku a gestech, v potaz prý byla brána zejména ergonomie tohoto způsobu ovládání, což je jistě dobrá zpráva pro ty, jimž dosavadní zkušenosti s dotykovými obrazkovami způsobovala vrásky na čele.

Při pohledu na seznam použitých řešení musí být každému jasné, že u Mercedesu se snaží najít cestu, jak vyřešit maximum aerodynamických problémů současných vozů. Bez pozornosti nemůže zůstat skutečnost, že lví podíl na realizaci konceptu měl počítač, v řeči čísel to znamená kolem jednoho milionu CPU hodin v CFD (computational fluid dynamics) simulacích a výsledná podoba je pouze jednou z 300 uvažovaných variant. Jaký je výsledek této snahy? Představitelé automobilky tvrdí, že jejich Concept IAA s hybridním pohonem bude schopen jezdit za 1,2 litru paliva na 100 kilometrů. Zdá se vám to uvěřitelné? Při uvážení, že se jedná o čtyřmístné kupé, je to údaj z říše snů. Otázkou zůstává, na kolik je realistický, protože skutečný vůz se musí pohybovat mimo prostředí laboratoře, kde se s laminárním prouděním potká jen stěží. Concept IAA však hlavně ukazuje, kolik možností se ještě nabízí aerodynamickým inženýrům v honbě za efektivnějším automobilem.