Samochody Mercedesa zajmują czołowe miejsca w dziedzinie aeroakustyki. Dla przykładu, nowa Klasa S jest najcichszym oferowanym autem na rynku.

Od niemal 30 lat niemiecki producent jest należy do liderów w zakresie aerodynamiki. - Dzisiaj modele spod znaku trójramiennej gwiazdy przodują pod tym względem w niemal wszystkich klasach - mówi prof. Thomas Weber, odpowiedzialny za rozwój samochodów Mercedes-Benz. Przykładem mogą być modele: kompaktowe (Klasa A, Cd = 0,26), coupé (Klasa E Coupé, Cd = 0,24), limuzyna (Klasa E, Cd = 0,25), sportowe (SL, Cd = 0,27) czy SUV-ów (ML, Cd = 0,32).  Światowy rekord należy do Mercedesa CLA w wersji BlueEFFICIENCY Edition (Cd = 0,22 i opór aerodynamiczny równy 0,49 m kw.).

Dotyczy to również najnowszej Klasy S, która ze współczynnikiem oporu powietrza Cd = 0,24 nie tylko poprawia wynik poprzedniczki o 0,02, ale i ustanawia nowy standard wśród limuzyn. Jeszcze lepszy wynik notuje model S 300 BlueTEC HYBRID (Cd = 0,23). Nie tylko ze względu na dopracowaną aerodynamikę zużywa on średnio zaledwie 4,4 l/100 km, emitując 115 g CO2/km.

- Tak dobre rezultaty osiąga się zarówno dzięki zaawansowanym modyfikacjom konstrukcji pojazdu jako całości, jak i poprzez staranne dopracowanie szczegółów - wyjaśnia dr Teddy Woll, szef oddziału aerodynamiki. - W europejskim cyklu pomiarowym (NEDC) poprawa współczynnika oporu powietrza Cd o 0,01 pozwala obniżyć średnią emisję dwutlenku węgla o 1-2 gramy na kilometr i o 5 gramów podczas jazdy z prędkością 150 km/h.

Eliminacja zawirowań wiatru przynosi także korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wygody. Ograniczenie unoszenia przekłada się na poprawę przyczepności, a redukcja szumów powietrza wpływa na podniesienie komfortu jazdy. Dla przykładu nowa Klasa S zapewnia nie tylko najniższy poziom hałasu w klasie, bijąc poprzedniego mistrza w tym względzie - limuzynę Maybach, ale jest najcichszym modelem na rynku.

Marka Mercedes jest pierwszym w historii producentem samochodów korzystającym z własnego tunelu aerodynamicznego. Pierwszy pomiar na terenie obiektu w Stuttgart-Untertürkheim przeprowadzono dokładnie 70 lat temu, 5 lutego 1943 r. Obecnie koncern dysponuje najnowszym obiektem tego typu, znajdującym się w centrum rozwoju w Sindelfingen. Otwarty we wrześniu 2013 r..powstał w oparciu o model zastosowany po raz pierwszy w laboratorium badawczym w Getyndze. Po minięciu sekcji pomiarowej powietrze ponownie trafia do wentylatora i znów jest rozpędzane do prędkości 265 km/h. Zanim strumień powietrza znów dotrze do części pomiarowej, przechodząc przez system dysz o powierzchni 28 m kw., jest prostowany i wygładzany w celu eliminacji niepożądanych turbulencji lub zawirowań. Rozległa izolacja akustyczna pozwala na przeprowadzanie pomiarów poziomu hałasu opływającego powietrza na zewnątrz i wewnątrz pojazdu - nawet przy 140 km/h dźwięk powietrza przepływającego przez sekcję pomiarową jest cichy niczym szept.

Centralnym punktem 19-metrowej sekcji pomiarowej jest 90-tonowy taśmociąg/układ wagowy z talerzem obrotowym. Tunel wyposażono w 5-pasmowy układ symulujący drogę. Taśmociąg/układ wagowy został zintegrowany z talerzem obrotowym o średnicy 12 metrów, dzięki czemu testowane pojazdy mogą być także poddawane badaniom strumienia powietrza skierowanego pod kątem, pozwalającego na odwzorowanie bocznego wiatru. Układ pomiarowy pozwala inżynierom precyzyjnie rozmieścić wokół auta szereg czujników aerodynamicznych i mikrofonów.

Jednak jak później uzyskane pomiary zamienić w konkretne efekty? Konstruktorzy i projektanci wprowadzają szereg udoskonaleń. Dla przykładu w nowej Klasie S objęły one m.in. zoptymalizowane fartuchy przedniego i tylnego zderzaka z dopasowanymi spojlerami, nowe lusterka zewnętrzne, całkowite uszczelnienie przedniego pasa i świateł, optymalizacja uszczelnienia okolic chłodnicy oraz przepływu powietrza zapewniającego efektywne chłodzenie, regulowana żaluzja chłodnicy, kanały odpływowe o zoptymalizowanym kształcie, obniżenie prześwitu o 20 mm przy prędkości przekraczającej 120 km/h, spoilery przy krawędziach tylnych kloszy, aerodynamicznie zoptymalizowane osłony podwozia sięgające do zbiornika paliwa (przy okazji minimalizują one hałas w kabinie), aerodynamicznie ukształtowane wgłębienia klamek drzwi, specjalne spoilery przed przednimi kołami, zoptymalizowane aerodynamicznie felgi i opony,  szerokie osłony tylnej osi.

Aeroakustycy pracujący nad nową Klasą S postawili sobie za cel osiągnięcie subtelnego, ledwie wyczuwalnego poziomu hałasu w kabinie. Najwięcej uwagi poświęcono odpowiedniemu wytłumieniu dźwięków z komory silnikowej i szumu spod kół. Hałas tylnych opon o wysokiej częstotliwości został skutecznie zredukowany dzięki izolacji rozciągającej się od podstawy fotela do ściany grodziowej i tylnej półki. Przepływ powietrza w jej obrębie umożliwia niezbędną wentylację; jednocześnie ograniczono przedostawanie się dźwięków do kabiny.

Kolejną dyscypliną aerodynamiki jest zapobieganie osadzaniu się brudu. Jak wiadomo szyby, światła i szkła zewnętrznych lusterek są nieustannie narażone na zabrudzenia. W tunelu aerodynamicznym specjaliści optymalizują elementy karoserii z pomocą fluoroscencyjnej cieczy. Sprawia ona, że wszelkie zabrudzenia są natychmiast widoczne. Celem projektantów jest poprowadzenie wody w taki sposób, by boczne szyby i lusterka pozostały czyste. Osiąga się to przez odpowiednie wyprofilowanie słupka A oraz kształt lusterek bocznych, wyprofilowanie uszczelek i ram okiennych, a w przypadku szyb bezramkowych - listew ozdobnych. W rezultacie na karoserii brud gromadzi się z znacznie mniejszym stopniu. Na szybach i lusterkach nie pojawia się mgiełka czy strugi wody, lecz jedynie pojedyncze krople.

Im bardziej aerodynamiczny samochód, tym niższe zużycie paliwa. Debiutujący w 1984 r. typoszereg W124 (późniejsza Klasa E), stanowił aerodynamiczny przełom, osiągając współczynnik oporu powietrza Cd=0,29. Płaskie powierzchnie i charakterystyczne wyprofilowanie krawędzi tylnego pasa do dzisiaj pozostają wyznacznikami aerodynamicznego stylu. Od tamtej pory celem projektantów stało się ograniczanie współczynnika oporu powietrza (Cd). W europejskim cyklu pomiarowym (NEDC) obniżenie wartości Cd o 0,01 pozwala obniżyć emisję dwutlenku węgla o 1-2 gramy na km w funkcji zużycia paliwa i o 5 gram podczas jazdy z prędkością 150 km/h. Ale nie tylko współczynnik Cd decyduje o oporze aerodynamicznym. Drugim czynnikiem jest tu powierzchnia czołowa pojazdu, na którą trafia strumień powietrza. Dawniej jej wartość obliczano na podstawie obrysu cienia rzucanego przez karoserię po odpowiednim ustawieniu lampy. Dzisiaj powierzchnia czołowa jest skanowana za pomocą światła laserowego.

Norbert Szwarc
Foto: Mercedes