Schlagwort: Aeroakustik-Windkanal

Wenn du deine Hand erst senkrecht und dann waagrecht unter einen Wasserstrahl hältst, verstehst du, was Aerodynamik ist. Das Wasser fließt um deine Hand jedes Mal auf eine andere Art und Weise. Und jetzt stell dir vor, das Wasser wäre Luft. Das „Umfließen“ deiner Hand wird als Aerodynamik bezeichnet. In der Aerodynamik geht es nämlich hauptsächlich um das Umströmen von Körpern durch Luft. Je nachdem, wie groß der Körper ist, welche Form er hat oder wie die Oberfläche beschaffen ist, kann die Aerodynamik anders sein. Das zu untersuchen, kann hilfreich sein, wenn es um Schnelligkeit bei der Fortbewegung eines Körpers geht.

Aerodynamik ist spritsparend

Um spritsparende Autos zu bauen, ist die Aerodynamik für Automobilherstellende sehr wichtig. Im besten Fall haben Fahrzeuge eine liegende Regentropfenform. Kannst du dir das vorstellen? So könnten die Autos nämlich am effizientesten genutzt werden und würden am wenigsten CO2 ausstoßen. Dass so ein Auto nicht gerade praktisch wäre, kannst du dir vielleicht denken. Der Kofferraum wäre nämlich ganz spitz.

Die Aufgabe der Konstruierenden bei der Mercedes-Benz Group AG ist es, einen Kompromiss zwischen der Effektivität, dem Design und der Nutzbarkeit der Autos zu finden. Dafür ist eine Menge Forschung notwendig.

Hier geht’s stürmisch zu

Mercedes-Benz testet die Aerodynamik seiner Autos in sogenannten Windkanälen. Dort kann der Luftwiderstand und der Strömungsverlauf optimal dargestellt werden. Zwischen einer leichten Brise und einem richtigen Orkan liegen im Mercedes-Benz Windkanal nur wenige Augenblicke und Knopfdrücke. Cool, oder?

Das hat seine Vorteile: Ingenieurinnen und Ingenieure können neue Fahrzeuge mithilfe des Windkanals bereits in der Entwicklungsphase testen und optimieren. Hier wird schon früh geprüft, welche Kräfte auf den umströmten Körper wirken. Außerdem wird getestet, wie man die Kräfte durch kleine Änderungen an der Oberfläche der Autos optimieren kann.

Klassiker auf dem Prüfstand

Die Mercedes-Benz Group AG testet in seinem Windkanal vor allem Autos, die noch entwickelt werden. Das macht auch Sinn, denn so kann auf die Entwicklung noch Einfluss genommen werden.

Messung im Windkanal.
Windkanalmessungen von Mercedes-Benz Klassikern

Historische Automobile sind eher seltene Gäste im Klima-Windkanal, denn ihre Entwicklung ist schon lange abgeschlossen. Die Mercedes-Benz Group AG hat interessehalber dennoch zwei alte Modelle im werkseigenen Kanal in Stuttgart Untertürkheim testen lassen. Die Aerodynamik von zwei Sportwagen aus dem Jahr 1952 und 1954 wurde verglichen mit der des sportlich-luxuriösen Reisewagen 300 S aus dem Jahr 1951. Die Testergebnisse zeigen, dass sich Ingenieure bereits vor über 70 Jahren Gedanken um Aerodynamik gemacht haben. Schon damals bemühten sie sich die sportlichen Autos möglichst windschnittig zu konstruieren.

Windschnittig ist cool

Viele Ingenieurinnen und Ingenieure haben sich in den vergangenen Jahren den Kopf darüber zerbrochen, wie Autos möglichst spritsparend gebaut werden können. Dabei gilt es stets drei wesentliche Punkte zu optimieren: Das Gewicht – denn je leichter das Fahrzeug, desto energiesparender und emissionsfreier fährt es. Der Rollwiderstand. Und der Luftwiderstand. Nachdem sich die Autobauende vor allem auf die ersten beiden Aspekte konzentriert haben, rückt nun die Aerodynamik wieder mehr in den Vordergrund.

Der Mercedes-Benz C250 AMG.
Ein besonders windschnittiges Auto von Mercedes: Der C250 AMG

Gut für die Umwelt

Dass man sich überhaupt immer wieder bemüht den Luftwiderstand am Fahrzeug zu verringern, hat seine Gründe: Je windschnittiger das Auto, desto weniger Kraft muss der Motor zum Fahren aufbringen und desto geringer ist der Verbrauch und die CO2-Emission des Autos. Die Umwelt bedankt sich!

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: März 2017

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

STRÖMUNGSAKUSTIK

Und was hat „Aero“ mit „Akustik“ zu tun? Die Strömungsakustik, so heißt sie auch, handelt von aerodynamisch erzeugten Geräuschen. Das sind Geräusche, die durch Luftströme entstehen. So wie beim Autofahren. Das Ziel ist es, diese Akustik zu reduzieren, damit die Fahrt für alle noch komfortabler und entspannter wird. Dafür werden die Windgeräusche im Aeroakustik-Windkanal gemessen. Sowohl im, als auch am Versuchsfahrzeug.

Aeroakustik-Windkanal
Im Windkanal wird die Akustik der Luftströme erforscht

Um realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten, darf die winderzeugende Anlage die Messung nicht beeinflussen. Denn auch sie verursacht Lärm, der von den Messinstrumenten aufgenommen wird. Aus diesem Grund sind Geräuschdämm-Maßnahmen in die Einrichtung integriert. So ist von der 28 Quadratmeter großen Düse nichts mehr zu hören. Diese Dämmung macht den Windkanal im Mercedes-Benz-Entwicklungszentrum Sindelfingen zum leisesten Aeroakustik-Windkanal weltweit.

LAUTLOS BEI 140 STUNDENKILOMETER

Zugeführter weißer Rauch macht die Luftströme sichtbar
Zugeführter weißer Rauch macht die Luftströme sichtbar

Doch die Akustik ist nicht das Einzige, das unter die Lupe genommen wird. Expertinnen und Experten versuchen, die Form und Eigenschaften der Fahrzeuge immer weiter zu optimieren. So soll einerseits eine Straßenlage mit geringsten Auftriebswerten gestaltet werden. Andererseits möchte Mercedes-Benz einen niedrigen Luftwiderstand seiner Fahrzeuge erreichen. Doch wozu das Ganze?

VIEL WIRBEL UM LUFT

Es geht wieder einmal um Komfort und Sicherheit. Ein Auto, das bei Wind und Wetter gut auf der Straße liegt, kann Leben retten. Ein anderer wichtiger Aspekt ist allerdings die Effizienz. Das bedeutet, mit Ressourcen schonend umzugehen. Beim Autofahren meint man dabei zunächst den Kraftstoffverbrauch. Das Erstaunliche ist nämlich, dass du eine Menge Sprit sparen kannst, wenn die Aerodynamik stimmt. Die Windlast ist wie eine Kraft, gegen die das Auto ankämpfen muss. Und das verbraucht eine Menge Energie, also Sprit. Dieses Problem kennen sogar Sportlerinnen und Sportler. Damit auch ihre Energiereserven so lange wie möglich ausreichen, nutzen Radfahrerinnen und Radfahrer die perfekte Aerodynamik. Sie haben bei der Fahrt ja auch mit Windströmungen zu tun.

Statt eines Fahrzeugs war sogar auch schon mal ein Mensch im Mercedes-Benz Aeroakustik-Kanal: Sebastian Kienle, der Ironman-Welt- und Europameister. Er hat die Windschlüpfrigkeit seiner Ausrüstung getestet.

FÜNF-BAND-SYSTEM

Windkanal
1939 war die Messanlage im Werk Untertürkheim noch in den Kinderschuhen

Doch nicht nur die Fahrzeuge, sondern auch die Forschungsanlagen haben sich enorm entwickelt. Dazu hat die Mercedes-Benz Group AG (ehemals Daimler AG), 230 Millionen Euro in den Ausbau des Mercedes-Benz Technology Center investiert. So können heute Windgeschwindigkeiten von bis zu 265 Stundenkilometer erzeugt werden.

Außerdem gibt es eine moderne Fahrbahnsimulation – dank des Fünfbandsystems. Jedes Rad läuft auf einem eigenen kleinen Laufband und unter der Mitte des Fahrzeugs befindet sich ein großes Band. Es läuft unter dem Fahrzeugboden. Alle fünf Bänder sind synchron mit dem Wind aktiv, sie laufen also gleichzeitig mit derselben Geschwindigkeit: Es herrschen die gleichen Bedingungen wie auf der Straße. Davon konnte man vor knapp einem Jahrhundert nur träumen. Wenn wir uns diesen Fortschritt bewusst machen, können wir sehr gespannt sein. Denn wer weiß, wohin der Wind unsere Technik noch trägt?

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Juni 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG