W czasach restrykcyjnych norm emisji spalin ograniczanie oporu powietrza ma jeszcze większe znaczenie niż wcześniej. Na przykładzie nowej Skody Octavii pokazujemy, jak dzisiaj radzą sobie z tym projektanci samochodów.
Im mniejszy opór powietrza, tym niższe zużycie paliwa. Ograniczeniem współczynnika oporu powietrza (znanego jako Cd lub Cx) projektanci zajmują się od dekad; przykładem wiekowego samochodu o wyjątkowo opływowej sylwetce są przedwojenne Tatry, które w swoich czasach szczyciły się tym, że po odpuszczeniu pedału gazu nie były hamowane przez opór powietrza tak intensywnie jak inne ówczesne pojazdy. Inny przykład to Volkhart V2 Sagitta z 1947 r. – samochód zbudowany na bazie Garbusa o rekordowo niskim współczynniku oporu powietrza, równym 0,217.
W ostatnich dziesięcioleciach design samochodów jest podporząkowany między innymi aerodynamice – a na uzyskanie dobrych wyników wpływa również wysoka precyzja produkcji nadwozi. Imponującym wynikiem mógł się pochwalić m.in. Volkswagen XL1 (Cd = 0,19) choć jego projektanci poszli bardzo daleko, jeśli chodzi o funkcjonalność – zrezygnowali np. z tradycyjnych lusterek bocznych, zastępując je kamerami.
Jednak o aerodynamice nie decyduje jedynie współczynnik oporu powietrza, uzależniony od kształtu i gładkości obiektu, ale również powierzchnia czołowa – dlatego wysokie nadwozia stoją na przegranej pozycji. Opór zależy wreszcie od prędkości jazdy oraz gęstości powietrza. Jego wartość wpływa nie tylko na efektywność paliwową (przyjmuje się, że obniżenie Cd o 0,01 przy 130 km/h pozwala zaoszczędzić 0,1 l paliwa na 100 km), ale także na przyspieszenia przy szybkiej jeździe oraz prędkość maksymalną. Dopracowana aerodynamika ma także znaczenie dla wygłuszenia nadwozia. Opływowość nie jest jednak remedium na wszystko – zwłaszcza w autach sportowych niezbędny jest odpowiedni docisk aerodynamiczny, zapewniający odpowiednią stabilność prowadzenia.
Współcześni rekordziści pod względem współczynnika oporu powietrza notują wyniki Cd = 0,22-0,23 (m.in. Mercedes CLA, Tesla Model 3). W segmencie samochodów kompaktowych do grona prymusów dołączyła niedawno nowa Skoda Octavia, która w wersji liftback notuje Cd = 0,24, a w kombi = 0,26.
Przykład Octavii pokazuje, jak obecnie dopracowuje się aerodynamikę w wolumenowych samochodach. Gros prac odbywa się komputerowo, w wirtualnym środowisku programów symulacyjnych. – Tą metodą wykonujemy około 80% naszej pracy. Jest tak dokładna, że na podstawie wyników symulacji możemy podejmować ważne decyzje – mówi Pavla Polická, koordynująca rozwój aerodynamiki w Skodzie.
Jednym z coraz popularniejszych rozwiązań poprawiających aerodynamikę są żaluzje wlotu powietrza do chłodnicy. To element tzw. aktywnej aerodynamiki – zależnie od warunków samochód sam decyduje, czy odciąć dostęp do chłodnicy i poprawić przepływ powietrza (a tym samym ograniczyć zużycie paliwa), czy też zapewnić chłodnicy dopływ powietrza. W nowej Octavii żaluzje występują standardowo we wszystkich wersjach.
Kolejnym rozwiązaniem, znanym m.in. z wielu współczesnych aut sportowych, są kurtyny powietrze po bokach zderzaka. Poprawiają one przepływ powietrza wokół kół, tworząc rodzaj aerodynamicznej kurtyny.
Wkrótce po uruchomieniu symulacji rozpoczyna się etap pracy z prototypami – ale początkowo są one wykonane z pianki, ponieważ wiele rzeczy może ulec zmianie. Muszą być jednak odpowiednio przygotowane, np. posiadać wyposażoną komorę silnikową, bowiem umieszczone tam elementy w dużym stopniu wpływają na aerodynamikę samochodu.
Oprócz symulacji komputerowych Skoda stosuje unikalne rozwiązanie do opracowywania kształtu obręczy kół. Pozwala ono na szybkie testowanie w tunelu aerodynamicznym felg wydrukowanych na drukarce 3D. Każdy wzór i rozmiar obręczy inaczej wpływa na aerodynamikę samochodu. Standard WLTP wymaga, by na potrzeby pomiarów emisji spalin przetestować wszystkie ich rodzaje.
Kolejnym etapem są testy w tunelu aerodynamicznym kompletnych prototypów. W badaniu stosuje się specjalne kontrastowe odcienie, pozwalające sprawdzić, jak woda przemieszcza się po karoserii podczas ruchu samochodu. Cel: upewnienie się, że kierowcy w każdych warunkach mogą liczyć na odpowiednią widoczność w bocznych szybach i lusterkach.
Ostatnia faza prac zespołu ds. aerodynamiki polega na końcowych pomiarach prototypów w tunelu na potrzeby homologacji wszystkich wersji. Badania te dokonywane są w tunelach należących do Grupy Volkswagen i Audi oraz w tunelu Uniwersytetu w Stuttgarcie.
