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  Luftwiderstand






Luftwiderstandsarme Autos gibt es schon sehr lange.

Man glaubt es kaum, aber das oben abgebildete Auto, 1921 vorgestellt, hatte einen Luftwiderstandsbeiwert (cW-Wert) von etwa 0,28 (GolfV: etwa 0,33) und ist damit heute (2006) noch den meisten Autos überlegen. Es handelt sich um den Tropfenwagen von Edmund Rumpler, der auch Flugzeugkonstrukteur war. Die Bezeichnung für das Auto wird klarer, wenn man es von oben ansieht. Dann ist es vorne gerundet und hinten spitz zulaufend nach der Form eines fallenden Wassertropfens. Übrigens ist zu der Zeit neben dem geringen Kraftstoffverbrauch ein Hauptargument für die Form die geringe Staubbildung auf den Straßen.

Windkanal: Kraftmessung des Einflusses aufprallender Luft

Bewegt sich ein Fahrzeug durch die Luft oder wird im Windkanal Luft auf das Fahrzeug geblasen, so muss dieses auf seiner Vorderseite zunächst den Luftstrom teilen, beiseite schieben, teilweise verdichten und auf seiner Rückseite mit so wenig Wirbeln wie möglich wieder zusammenführen. Fahrwiderstände entstehen also vorne durch das Aufstauen und hinten durch den Unterdruck, insgesamt natürlich auch durch Reibung und Wirbel beim Vorbeistreichen am Fahrzeug.

Es ist nicht ganz leicht, den Luftwiderstand eines Autos ohne Messungen im Windkanal zu bestimmen. Vielen Autos sieht man die günstige Form nicht unbedingt an. So sind z.B. oft Stufenheck-Fahrzeuge solchen mit 'Fastback' überlegen, wenn sie die Strömung bis zum Heck nicht abreißen lassen.

Einzig die Querschnittsfläche kann man durch Projektion waagerechter Lichtstrahlen auf eine senkrechte Wand gut bestimmen, aber die hat mit dem cW-Wert nichts zu tun. Der ist dimensionslos und allein von der Gestaltung der Karosserie abhängig. Ein solcher Wert macht die Formgebung verschieden großer Fahrzeuge vergleichbar. Zum Luftwiderstand gehören auch die Strömung im Motorraum und unterhalb des Fahrzeugs. Der Boden kann heute mit Ausnahme von Abgasanlage, Rädern und Teilen der Radaufhängung beinahe vollständig verkleidet sein. Je kürzer die Abgasanlage (siehe SLR McLaren), desto weniger Störungen bei der Bodenverkleidung.

Der Auftrieb als Gefahr für die Fahrsicherheit

Neben dem cW-Wert ist auch der Auftrieb an Vorder- (cAV-Wert) und Hinterachse (cAH-Wert) wichtig. Welche Kraft entlastet das Fahrzeug bei welcher Geschwindigkeit unzulässig? Bekannteste Gegenmaßnahmen sind wohl die Front- oder Heckspoiler. Oft wird von denen behauptet, sie würden das Auto schneller machen. Nein, je mehr Abtrieb diese erzeugen, desto mehr wird auch der Luftstrom abgelenkt und der aerodynamische Fahrwiderstand steigt. Es gibt inzwischen eine Reihe von eleganteren Möglichkeiten, für Abtrieb zu sorgen. Diffusoren hinten unter dem Wagenboden sind weniger auffällig, Neigungen der horizontalen Fahrzeugebenen, besonders geformte Seitenteile und geeignete Dachabschlüsse gehören dazu.

Aerodynamik verbessert Schlechtwettersicht

Wenig beachtet ist der Einfluss der umströmenden Luft auf die Sichtverhältnisse, z.B. bei Regen. Da werden durch kaum auffallende Hilfsmittel wie Gummilippen, kleine Alurinnen, Kunststoffkanäle und besonderer Formgebung Wasserströme so geleitet, dass sie die Sicht möglichst wenig behindern. Auch die Verschmutzung wichtiger Bereiche kann so in Grenzen gehalten werden. Ein schönes Beispiel dazu sind die mit horizontaler Abstufung versehenen Heckleuchten.

Design kontra Fahrphysik

Warum also hat es so lange gedauert, die Werte des ganz oben abgebildeten Autos zu erreichen? Weil der größte Einfluss auf die Gestaltung vom Kundenwillen ausgeht und der tut sich schwer mit besonders aerodynamischen Formen. So kann die Übersicht leiden und damit die Alltagstauglichkeit. Käufer streiken schon, wenn man die Kühlluftöffnung verkleinert, weil das dann nicht mehr vorne wie ein typisches Auto aussieht.

Zum Glück gibt es noch andere Möglichkeiten zur Verbesserung. Dazu gehören die Spaltmaße an der Karosserie und an den Scheiben bzw. Scheinwerfern. In vielen anderen Bereichen der Kfz-Technik können Ergebnisse von Messungen besser in die zukünftige Entwicklung integriert werden als bei der Optimierung der Karosserie, sind doch immer wieder eine ganze Reihe von Messungen zur Detailverbesserung und jedes Mal der komplette Versuchsaufbau nötig. Erfahrungen aus vorangegangenen Messungen können nur bedingt für zukünftige Entwicklungen verwendet werden. 09/10




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