Az autók aerodinamikája ma már messze nem csak sportkocsiknál, fogyasztási rekordereknél, sebességi rekordautóknál bír jelentőséggel. A mai CO2 csökkentési korban, az egyre nagyobb maximális sebességű tesztciklusoknál (amely alatt határozzák meg a CO2 kibocsátást), a légellenállás csökkentése a gyártók jól felfogott érdeke. Hamar bekövetkezhet, hogy a légellenállást adó egyik karosszéria tartozékot, a visszapillantó tükröket nagylátószögű kamerák váltsák fel.

Az autóépítés hajnalán, ha nem is az első években, de ahogy az autók sebessége növekedett, a légellenállás csökkentését már nem lehetett figyelmen kívül hagyni. Már a korai időkben is szempont volt, hogy a sebességet, a korlátozott motorteljesítmény miatt a légellenállás csökkentésével növeljék, és már akkor sem volt nagyon mellékes, hogy csökkentsék a többször tíz literes fogyasztást.

A légellenállás (közegellenállás) is természetesen erő, mely a haladó jármű ellen hat, azt visszafogni igyekszik, méghozzá a sebesség négyzetével növekvő mértékben. 100 km/h sebességű haladáshoz képest 140-es tempónál a légellenállás megduplázódik, szinte hallani, ahogy ürül a pénztárcánk…

A légellenállási erő képlete:

ahol:

c_w - a légellenállási tényező,

A - az ún. homlokfelület (a jármű menetirányra merőleges legnagyobb területű szelvénye),

ρ - a levegő sűrűsége,

v – a jármű sebessége.

A járműsebesség szélcsendes időben azonos a levegő sebességével (az autóból tekintve szembe jön velünk a levegő). Ha van ellenszél, az megnöveli a képletben alkalmazandó számítási sebességet, a hátszél pedig lecsökkenti.

A légellenállásnak is vannak összetevői:

• a torlónyomásból származó légellenállás (a felületre ható normálerők eredője),
• az indukált ellenállás (a menetirányra merőleges áramlások okozzák)
• felületsúrlódási ellenállás (3 … 15%) a felületminőségétől függ,
• a leválási veszteségek visszahúzó hatása és
• a belső ellenállás (2 … 11%) az autóba bevezetett levegő például a motorhűtés, a fékhűtés, a kipufogórendszer hűtése, az utastér szellőzés.

Az autó légellenállását – mint saját konstrukciós jellemző - természetesen a c_w x A szorzat határozza meg.

A légellenállási tényező (c_w, c_d vagy c_x), angol megnevezéssel drag coefficient, németül Luftwiderstandsbeiwert, mindent magába foglal, ami az áramlási ellenállást meghatározza: az adott karosszéria alakja, a felületi érdesség, a felület-menti áramlási jellemzők. Az áramlási határréteg elválhat a felülettől és visszaáramlás, örvények keletkezése figyelhető meg. A leváláskor ugrásszerűen megnő a légellenállás. Például fékezőerőt ad egy ablaktörlő lapát, egy antenna, a kerekek, a visszapillantó tükör, hajdan volt márkajelvény, kilincsek stb. Külön lecke a levegőbevezető nyílások geometriai kialakítása, az autó teljes hátsó része, a fenéklemez területének áramlási szempontból történő optimalizálása. Az áramlási ellenállás csökkentése érdekében történő alsó borítás és a kipufogó hűtése között kell megtalálni az optimális megoldást.

A légellenállás hasznunkra is lehet! A gépjárművet a légáram ereje a talajra le is szoríthatja, ha azt célszerűen pl. szárnyelemekkel irányítják vagy a gépkocsi alatti légáramlást alakítják úgy, hogy az leszorító erőt hozzon létre. Ez nem csak a pályagépeknél, vagy a formula sorozatokban érdekes, hanem a sportkocsik esetében is létfontosságú lehet. A sebesség függvényében kiemelkedő hátsó szárnyak mind a vonóerő átszármaztatást, mind a stabilitást szolgálják.

A Járay-féle karosszéria előnyei ellenére sem vált általánossá, amit csak részben magyaráz a harmincas évek gazdasági válsága, az autógyárak közötti verseny állandó formai újítást kényszerített ki, és a teljesen áramvonalas karosszéria hosszan elnyúló hátsó része hátrányt jelentett a növekvő városi forgalomban. Pályafutását a zürichi Eidgenössische Technische Hochschule (Svájci Állami Műszaki Főiskola) tanáraként fejezte be. 1974. szeptember 22-én hunyt el St. Gallenben. (Forrás: magyarjarmu.hu; wikipedia; MTVA Archivum)

A VW ezt az értéket csak az 1988-as Passatnál érte el.

Nézzünk e heti cikkünk zárásaként két c_w rekorder autót az autóépítés legendás korszakából.

1938. januárt írtak, amikor Rudolf Caracciola beült a Mercedes W125 jelű, sebességi rekord megdöntésére készült autójába, hogy Frankfurt és Darmstadt között az autópályán új rekordot állítson fel. A V12-es, 5577 cm³ lökettérfogatú motor hamar elérte a 736 LE maximális teljesítményt, és a várt eredmény nem maradt el: oda-vissza futva az átlagsebesség 432,7 km/h volt. Nem verseny, vagy rekord céljára épített pályán – azaz közúton – ez a sebességi rekord mind a mai napig. (Forrás: Mercedes múzeum, Stuttgart; foto: NszI)

Ami csak álom maradt…

A II. Világháború előtt és alatta is a németek meg akarták mutatni, hogy ők képviselik a technika élvonalát és ezért erős politikai nyomásra, mondjuk ki, közvetlenül Adolf Hitler „megrendelésére”, (értsd parancsára), világrekordok felállítására törekedtek szinte minden áron. Ebből nem maradhatott ki az autók gyorsasági sebességi rekordja sem. Ferdinand Porsche 1939-ben tervezte a Mercedes-Benz T80 jelű rekorder autót, melyet a DB 603 típusú repülőgépmotorral hajtottak meg. A V12-es erőforrás lökettérfogata 44,5 liter, maximális teljesítménye 3200 min^-1 fordulaton 3000 LE volt. A háromtengelyű, 8,24 méter hosszú, 2,896 tonna tömegű jármű két hátsó tengelyét hajtották. Tervezett végsebessége 600 km/h, melyet a konstrukció végén (az autó elkészült!) már 750 km/h értékre becsültek. Dessau mellett, az autópályán kellett volna elérnie ezt a rekordot.

A II. Világháború kitörése megszakította a rekordkísérletet, az autó raktárba került. Túlélte a háborút, ma a Mercedes Múzeumban látható. Kerékhajtású autóval (és nem rakéta gázsugár hajtással) az abszolút sebességrekord a németeknél csak álom maradt. Amiért itt ezt az autót bemutattuk, természetesen a formája. A tervet Josef Mickl készítette, becsült légellenállási tényezője 0,18. Mickl neves repülőgép konstruktőr 1931-ben csatlakozott a Porsche tervezőirodához (Porsche Konstruktionen GmbH) Stuttgartban.

A Járay-féle áramvonalas karosszéria hosszúra nyúló farát egy jól sikerült metszéssel eltávolították, így született a "Kammback". Légellenállással foglalkozó sorozatunk következő részében – egyéb ígéreteinket is teljesítve – ezt is elmagyarázzuk.

Dr. Nagyszokolyai Iván

az Autótechnika főszerkesztője

(Az Autótechnika folyóiratban a témához kapcsolódó számtalan szakmai cikk jelent meg, ezek a lap előfizetőinek visszamenőleg is olvashatóak a http://autotechnika.hu oldalon. További információt is itt találhatnak.)