L'importanza del design aerodinamico per i veicoli

Perché i veicoli di trasporto che devono essere considerati per il consumo energetico e la velocità stanno diventando tutti più gradevoli esteticamente al pubblico e più fluidi nel loro stile? E cosa significano quei kit aerodinamici per i camion?

Marcel Dassault, fondatore della società francese Dassault Aviation, specializzata nella fabbricazione e produzione di jet da combattimento, una volta disse che un aereo che funziona bene è solitamente bello da vedere. Forse i camion "visivamente belli" hanno maggiori probabilità di essere più efficienti nei consumi.

Poiché i mezzi di trasporto diventano sempre più veloci, la progettazione dei camion sta gradualmente raggiungendo un punto in cui la resistenza al vento non può essere ignorata.

Secondo le organizzazioni di ricerca, quando un camion raggiunge velocità fino a 88 km/h, circa metà della sua potenza viene utilizzata per superare la resistenza del vento. Questa conclusione ha costretto i produttori di camion a impegnarsi molto per ridurre la resistenza del vento.

Nel maggio 2008, sul famoso circuito ad alta velocità di Nardò, nel sud Italia, un nuovo Mercedes-Benz Actros 1844 LS con un peso lordo del veicolo di circa 40 tonnellate ha stabilito un nuovissimo Guinness World Record per quel periodo: il camion da 40- tonnellate con il consumo di carburante più basso al mondo. Dopo 12.728 chilometri di test, il veicolo ha raggiunto un consumo di carburante sbalorditivo di 19,44 litri ogni 100 chilometri!

Oltre all'efficiente gruppo propulsore, anche il design aerodinamico dell'Actros è uno dei principali fattori che hanno contribuito a un risultato così sorprendente.

Come possiamo vedere dall'immagine, l'Actros ha un ricco assemblaggio aerodinamico, con deflettori laterali e sul tetto che si abbinano al cassone di carico e deflettori laterali che includono il rimorchio, oltre a un cassone di carico con pannello composito liscio. Questi design aerodinamici rendono la carrozzeria dell'Actros estremamente piatta e meno soggetta a turbolenze.

Ti forniremo una panoramica dei design che riducono la resistenza al vento, partendo dalla parte anteriore e arrivando a quella posteriore del veicolo, su cui potrai concentrarti quando sceglierai un veicolo.

● Griglia di aspirazione aria attiva La griglia di aspirazione aria attiva si riferisce alle griglie nella griglia centrale che possono essere aperte e chiuse indipendentemente in base all'ambiente operativo del veicolo. Queste griglie sono collegate tra loro da bielle, che sono controllate da motori elettrici che ruotano le griglie controllando i motori di azionamento tramite il computer di bordo (ECU).

La griglia di aspirazione dell'aria attiva può controllare efficacemente la velocità di riscaldamento del veicolo e può anche svolgere un ruolo nella riduzione della resistenza al vento.

Quando il motore si trova in un ambiente a bassa temperatura o quando il carico del motore è basso e non c'è un'elevata richiesta di dissipazione del calore, la centralina chiude la griglia attiva per "mantenere il motore caldo" in modo che possa raggiungere la temperatura di esercizio ottimale.

Quando la temperatura di esercizio del motore è superiore alla temperatura ideale, la centralina aprirà la griglia di aspirazione dell'aria attiva, una grande quantità di aria verrà versata nella maglia centrale, rimuovendo il calore per aiutare il motore a raffreddarsi. Per quanto riguarda la tempistica di apertura o chiusura della griglia di aspirazione dell'aria attiva, viene considerata dalla centralina in riferimento alla temperatura del liquido di raffreddamento del motore, alla temperatura dell'olio, alla temperatura ambiente, alla velocità e ad altri fattori.

Oltre ad aiutare il motore a mantenere temperature di esercizio ottimali, una griglia di aspirazione dell'aria attiva riduce la resistenza dell'aria, consentendo di risparmiare carburante.

Secondo un test al banco NEDC condotto dalla SAE Society of Automotive Engineers a una temperatura ambiente di 25 gradi, la griglia di aspirazione dell'aria attiva può migliorare il risparmio di carburante di circa il 2%. Questa ottimizzazione parziale del consumo di carburante deriva principalmente dalla riduzione della resistenza al vento del veicolo quando la griglia di aspirazione dell'aria attiva è chiusa.

Quando il camion viaggia ad alta velocità, il vento proveniente dall'impatto frontale fluirà attraverso diversi punti (tetto, lati e fondo) e la parte anteriore, che è direttamente esposta al vento, è critica.

Quando il flusso d'aria passa attraverso la griglia di aspirazione nell'abitacolo e scorre attraverso il radiatore e altri elementi, entra in collisione con la struttura in scaglie all'interno del radiatore, creando un'enorme resistenza alla guida.

Quando il flusso d'aria entra nell'abitacolo, la maggior parte fuoriesce dall'apertura sotto il vano motore e si scontra con il flusso d'aria ad alta velocità che originariamente scorreva sotto il veicolo, causando turbolenza e aumentando la resistenza dell'aria.

Pertanto, la capacità di chiudere parzialmente o completamente la griglia di aspirazione dell'aria quando il veicolo viaggia a velocità media e alta è utile per ridurre la resistenza al vento. È facile capire perché la maggior parte dei veicoli elettrici puri senza motore abbia un design frontale chiuso.

● Deflettori laterali/tetto In realtà, i deflettori laterali e tetto sono ovviamente i più facili da usare e controllare. Secondo le statistiche, un veicolo con deflettore può risparmiare fino al 4-5% di carburante rispetto a un veicolo senza deflettore.

Da sinistra a destra, deflettori monolitici, combinati e deviatori

In base alla sua forma, il deflettore dell'aria può essere generalmente suddiviso in tre categorie: tipo integrale, tipo combinato e tipo di deviazione.

Negli Stati Uniti si utilizza il trasporto multimodale, le dimensioni dei rimorchi sono relativamente più uniformi, per cui i camion pesanti americani utilizzano per lo più il deflettore integrale.

Nei paesi europei, a causa delle diverse condizioni nazionali, ci sono differenze tra veicoli e cassoni di carico, per cui il deflettore del veicolo si basa principalmente sul deflettore combinato regolabile.

L'ultimo tipo di deflettore di tipo di deviazione ha l'effetto di disperdere il flusso d'aria verso l'alto e verso i lati sinistro e destro allo stesso tempo, il che è più efficiente e quindi è utilizzato in tutti i tipi di camion. Di solito, deve essere prodotto in base al cassone di carico corrispondente.

In pratica, il deflettore superiore della cabina dovrebbe essere regolato a un'altezza uguale o leggermente inferiore all'altezza del rimorchio. Transizione fluida del flusso d'aria dalla cabina al cassone di carico mediante un deflettore, evitando che il flusso d'aria colpisca direttamente il cassone di carico. Riduce al minimo la resistenza alla guida causata dalla turbolenza dell'aria tra il trattore e il rimorchio.

Anche i deflettori laterali sono importanti e la loro presenza riduce la distanza tra il trattore e il rimorchio. Ciò facilita il flusso d'aria attraverso lo spazio tra la parte anteriore e il rimorchio quando il veicolo viaggia ad alta velocità, riducendo notevolmente la possibilità di formazione di vortici. Il deflettore laterale sulla guida del flusso d'aria trasversale è molto significativo, nemmeno più debole del deflettore del tetto.

Oggi molti autoarticolati sono dotati di deflettori regolabili in altezza; adattare il più possibile l'altezza del deflettore a quella del cassone di carico prima di ogni partenza è un modo molto pratico per risparmiare carburante.

Pannelli laterali e pannelli del rimorchio

I camion senza sponde laterali presentano una grande resistenza all'aria a causa dei numerosi dispositivi disposti su entrambi i lati della trave, che può essere evitata installando le sponde laterali.

Da un lato, può ridurre il centro di pressione del vento del veicolo e migliorare la capacità del veicolo di resistere ai venti laterali; dall'altro, può bloccare l'aria su entrambi i lati del veicolo dall'essere aspirata sotto il veicolo e ridurre l'accumulo di flusso d'aria sotto il veicolo. Ciò può ridurre l'impatto del flusso d'aria con varie parti sporgenti nel telaio del veicolo, in modo che il flusso d'aria sotto il veicolo sia più fluido, riducendo così la resistenza dell'aria.

Questa forma convergente, simile a quella della coda di un aereo, riduce efficacemente la turbolenza e la resistenza del vento nella parte posteriore del cassone di carico, migliorando ulteriormente il risparmio di carburante.

● Sponda posteriore

La parte posteriore del veicolo è la parte che viene spesso trascurata, ma in realtà la posizione ragionevole del codino e della sponda posteriore del rimorchio può ritardare all'indietro il punto di separazione del flusso d'aria, il che favorisce la riduzione dell'area di pressione negativa dietro il cassone di carico.

Nel "Flying Trailer" lanciato dalla Mercedes-Benz e nei "Low Wind Resistance Vans and Semi-Trailers" lanciati da numerosi produttori cinesi, possiamo vedere l'esistenza del "coccige a forma di barca". Studi hanno dimostrato che con questo tipo di struttura, la resistenza dell'aria può essere ulteriormente ridotta del 10-15%.