Projektanci Lexusa przywiÄ…zujÄ… dużą wagÄ™ do optymalizacji aerodynamiki samochodów od poczÄ…tku istnienia marki – dziÄ™ki starannej optymalizacji wszystkich elementów nadwozia już pierwszy flagowy Lexus LS 400 z roku 1989 miaÅ‚ bardzo dobry na owe czasy wspóÅ‚czynnik oporu powietrza (Cx), wynoszÄ…cy 0,29.

Niewidzialny hamulec

O sile oporu powietrza decyduje kilka czynników. Dwa, na które majÄ… wpÅ‚yw projektanci, to wielkość powierzchni czoÅ‚owej nadwozia (dwa razy wiÄ™kszy samochód musi pokonywać dwukrotnie wiÄ™ksze opory) oraz wspomniany wspóÅ‚czynnik Cx, zależny od ksztaÅ‚tów nadwozia. Jak można siÄ™ domyÅ›lać, opÅ‚ywowa bryÅ‚a ma mniejszy Cx, ale to nie wszystko. Wzrost Cx, a zatem i oporów, powodujÄ… wszelkie zawirowania wokóÅ‚ karoserii, podwozia oraz wszelkich elementów wystajÄ…cych z nadwozia, takich jak lusterka, wycieraczki, klamki czy krawÄ™dzie drzwi i okien.

SiÅ‚a oporu zależy też od prÄ™dkoÅ›ci jazdy, a Å›ciÅ›lej od jej drugiej potÄ™gi – dwukrotne zwiÄ™kszenie prÄ™dkoÅ›ci powoduje czterokrotny wzrost oporów powietrza. To bardzo dużo, biorÄ…c pod uwagÄ™, że przy prÄ™dkoÅ›ci 100 km/h na pokonanie oporu powietrza zużywane jest aż 70% mocy silnika.

Testowane jak samoloty

W ciÄ…gu minionego ćwierćwiecza technika poczyniÅ‚a ogromne postÄ™py i dziÅ› w projektowaniu decydujÄ…cÄ… rolÄ™ odgrywa modelowanie komputerowe, pozwalajÄ…ce obliczać zarówno wytrzymaÅ‚ość nadwozia, jak i jego parametry aerodynamiczne na dÅ‚ugo przed powstaniem makiety. SÄ… jednak kwestie, których nie sposób ocenić za pomocÄ… obliczeÅ„, takie jak zawirowania wokóÅ‚ wystajÄ…cych elementów czy haÅ‚as. Dlatego ostatecznej weryfikacji dokonuje siÄ™ za pomocÄ… metod stosowanych w przemyÅ›le lotniczym – w tunelu aerodynamicznym.

W centrum projektowym Lexusa w japoÅ„skiej prefekturze Aichi uruchomiono w 2013 roku jeden z najnowoczeÅ›niejszych tuneli aerodynamicznych na Å›wiecie. Ma on postać ogromnej rury o ksztaÅ‚cie pÄ™tli dÅ‚ugoÅ›ci 260 metrów, przechodzÄ…cej przez wysokÄ… na 22 metry komorÄ™ pomiarowÄ…. Potężny wentylator jest w stanie wytworzyć w niej huragan o prÄ™dkoÅ›ci do 250 km/h. Aby zapewnić przepÅ‚yw pozbawiony zawirowaÅ„, konieczny dla uzyskania wiarygodnych wyników, wewnÄ…trz tunelu starannie rozmieszczono majÄ…ce ksztaÅ‚t wielkich pÅ‚etw kierownice powietrza.

W komorze pomiarowej znajduje siÄ™ obrotowa platforma, na której umieszcza siÄ™ testowany pojazd. Wyposażona jest ona w tak zwane wagi aerodynamiczne, pozwalajÄ…ce precyzyjnie mierzyć siÅ‚y dziaÅ‚ajÄ…ce na samochód – siÅ‚y te odpowiadajÄ… Å›ciÅ›le siÅ‚om oporu powietrza podczas jazdy z prÄ™dkoÅ›ciÄ… równÄ… prÄ™dkoÅ›ci wytworzonej w tunelu. Aby zapewnić warunki maksymalnie zbliżone do panujÄ…cej podczas jazdy, pod samochodem znajduje siÄ™ pięć ruchomych pasów – po jednym pod każdym z obracajÄ…cych siÄ™ kóÅ‚ i piÄ…ty centralnie pod pojazdem.

Nad stanowiskiem pomiarowym umieszczono zestaw czuÅ‚ych mikrofonów, pozwalajÄ…cych zmierzyć poziom haÅ‚asu towarzyszÄ…cego opÅ‚ywowi powietrza wokóÅ‚ samochodu.

Efekty

Pierwszym modelem, który zostaÅ‚ przebadany w nowym tunelu, byÅ‚o sportowe coupé Lexus RC. Badania umożliwiÅ‚y konstruktorom drobiazgowe zoptymalizowanie aerodynamiki auta z zastosowaniem ciekawych sztuczek – by zlikwidować zawirowania, które podczas badaÅ„ uwidoczniono za pomocÄ… strugi dymu, w różnych miejscach podwozia i nadwozia metodÄ… prób i bÅ‚Ä™dów naklejano wytworzone w drukarce 3D malutkie pÅ‚etewki wyrównujÄ…ce opÅ‚yw. Te, które  dawaÅ‚y najlepsze wyniki, trafiÅ‚y do seryjnych samochodów.

Efekty optymalizacji w tunelu aerodynamicznym doskonale widać na przykÅ‚adzie najnowszego Lexusa RX. Dodany pod przednim zderzakiem spojler rozdziela powietrze na opÅ‚ywajÄ…ce nadwozie od góry i pod spodem. Malutkie owiewki przed przednimi i tylnymi koÅ‚ami zmniejszajÄ… zawirowania wokóÅ‚ opon, zaÅ› wyrafinowany ksztaÅ‚t narożników zderzaka wyrównuje opÅ‚yw wzdÅ‚uż boków nadwozia i zmniejsza turbulencje we wnÄ™kach kóÅ‚.

Spód samochodu zaopatrzono w staranie uksztaÅ‚towane panele, zmniejszajÄ…ce opory, a jednoczeÅ›nie powodujÄ…ce dociskanie auta do jezdni przez siÅ‚y aerodynamiczne. Wiele uwagi poÅ›wiÄ™cono sÅ‚upkom drzwiowym, co pozwoliÅ‚o zminimalizować szum powietrza i wyeliminować dudnienie po opuszczeniu tylnych szyb.

WystajÄ…ce z kloszy tylnych lamp zespolonych pÅ‚etewki porzÄ…dkujÄ… opÅ‚yw wokóÅ‚ tyÅ‚u pojazdu. Pionowa listwa za tylnym sÅ‚upkiem zmniejsza wir tworzÄ…cy strefÄ™ podciÅ›nienia za pojazdem. Podobne zadanie ma specjalnie uksztaÅ‚towany spód tylnego zderzaka z dyfuzorem. Spojler na tylnej krawÄ™dzi dachu dociska auto do jezdni.

Dzięki badaniom prowadzonym w tunelu aerodynamicznym nowe Lexusy mogą jeździć szybciej, zużywając przy tym mniej paliwa i emitując do atmosfery mniej dwutlenku węgla, a jednocześnie oferując większy komfort jazdy.