Studie prováděné za větrné bouře

Nacházíme se v jedné z přísně tajných testovacích laboratoří společnosti Volvo Cars. V ocelově šedé kovové budově ve východním křídle rozsáhlého továrního areálu na ostrově Hisingen se nachází legendární aerodynamický tunel společnosti, kde v přísném utajení pracuje asi 20 lidí. Po dobu dvou až tří let testují a analyzují nové modely automobilů od prvních hliněných prototypů až po hotové produkty.

Tunel byl na špičkové úrovni již při svém slavnostním otevření v roce 1986. Od té doby byl několikrát renovován a předěláván, aby zůstal co nejmodernější. Dnes se jedná o jeden z nejpokročilejších aerodynamických tunelů na světě, který umožňuje simulovat působení větru při jeho rychlosti až 250 km/h a teplotách do 60 °C. Velké rovnovážné zařízení v podlaze umožňuje měřit síly působící ve směrech X-Y-Z a studovat změny odporu vzduchu.

"Je jedinečný v tom, že se jedná nejen o aerodynamický tunel, ale také o vyhřívaný klimatický tunel. Mimoto jsme byli prvními průkopníky při budování systému, který poskytuje přesnější obraz odporu vzduchu. Přibližně 25 procent odporu vzduchu se vyskytuje kolem kol, takže je důležité tento odpor změřit," říká Daniel Strömberg, který ve společnosti Volvo Cars dohlíží na provoz aerodynamického tunelu.

Testování aerodynamických vlastností nabývá v rámci automobilového průmyslu na stále větší důležitosti. V současné době představuje zásadní krok přispívající ke snížení emisí a spotřeby fosilních paliv a ke konstrukci vozidel, která se na silnici chovají bezpečně a vyrovnaně. Vzhledem k tomu, že jsou vozidla se zážehovými a naftovými motory nyní ve stále větší míře nahrazována elektrickými vozy, i nepatrná konstrukční úprava umožňující snížit odpor vzduchu o několik procent může znamenat obrovský rozdíl v dojezdu.

"Testování jízdních vlastností při působení větru je neuvěřitelně mocným nástrojem umožňujícím vozidla dále optimalizovat. Vzpomínám si na jednu automobilku, která neměla u svého modelu na dveřích zavazadlového prostoru křídlo, což způsobovalo nestabilitu daného vozu ve vysokých rychlostech," říká Daniel, zatímco mačká tlačítko na zmenšeném modelu tunelu, který znázorňuje, jak se vzduch pohybuje směrujícími lopatkami až k LEGO figurce držící vlajku vlající podle větru.

Původně měl v plánu stát se leteckým inženýrem, ale útoky 11. září 2001 nakonec odklonily jeho cestu mimo letecký průmysl. Danielovy kroky naštěstí vedly do společnosti Volvo Cars, kde pracuje již 20 let, z toho posledních 15 let v aerodynamickém tunelu. Své zaměstnání popisuje jako nejlepší práci na světě obnášející úkoly, které sahají od vývoje služeb a metodiky až po předvádění funkcí tunelu všem zájemcům od studentů až po investory.

"Tunel je obsazen od pondělí do čtvrtka od 6:00 do půlnoci a v pátek a sobotu od 6:00 do 18:00. To nám dává celkem 96 testovacích hodin týdně, které v podstatě využíváme na plno. Pokud zrovna netestujeme vlastní vozy, jsme otevřeni požadavkům jiných značek, rychlostních lyžařů, závodních cyklistů nebo testování semaforů. A dokonce tu natočila svůj videoklip rocková kapela Europe!"

Prohlídka vnitřního testovacího prostředí je jako vejít na scénu sci-fi filmu. 165 metrů dlouhý tunel se stáčí ve smyčce a hluboko uvnitř se nachází 8,15 m vysoký červenočerný ventilátor s lopatkami z uhlíkových vláken. Vítr generovaný ventilátorem je turbulentní, takže je přiváděn přes řadu komor, struktur a síťových sít, aby došlo k rozbití všech vírů a vzduch mohl hladce laminárně (ve vrstvách) proudit. Nakonec se vítr dostane až do poslední komory přezdívané "kontrakce".

"Uvnitř kontrakční komory se rychlost větru zvyšuje šestkrát. Pokud ventilátor spustíme na maximální otáčky, dosáhneme v testovacím úseku rychlosti 250 km/h, což odpovídá 70 m/s, tedy extrémnímu hurikánu. Vůz je ukotven a stojí koly na ocelových pásech roztáčejících kola, přičemž je prostřednictvím rovnovážného zařízení měřeno působení sil vznikajících náporem vzduchu. Rovnovážné zařízení je neuvěřitelně citlivé na hmotnost: mohli byste s jeho pomocí zvážit ingredience na jeden piškot," říká Daniel.

Kromě aerodynamických testů je možné v zařízení provádět také zkoušky odolnosti vůči klimatickým podmínkám. S pomocí ohromného výměníku tepla a simulátoru slunce zde lze replikovat nejen jízdu v nejrozpálenější poušti, ale také to, jak budou na vůz působit různé kontaminující a znečišťující látky.

"Déšť, sníh, prach, špína – testujeme vše, co má na silnici vliv na výkon vozu," říká Daryosh Farin, technik pro kontrolu kontaminace ve společnosti Volvo Cars, "dbáme především na to, aby znečištění nedosahovalo až ke klice dveří a aby při jízdě v dešti nebyl zakrytý výhled přes sklo dveří. Pokud si zákazník ničeho nevšimne, znamená to, že jsme odvedli dobrou práci."

Dalším významným faktorem je pohyblivý systém zabudovaný v podlaze tunelu. Čtyři ploché ocelové pásy roztáčejí všechna kola, zatímco válec uprostřed simuluje pevnou zem a při svém pohybu stahuje vzduch pod vozidlo. Měření působení větru při otáčení kol znamená oproti nehybným kolům velký rozdíl.

"Získáváme díky tomu mnohem realističtější obraz, protože můžeme měřit jak valivý odpor, tak sílu potřebnou k pohonu kol a všeho, co se s nimi protáčí. Vůz můžeme také přibrzdit, abychom simulovali prudké stoupání nebo tažení těžkého nákladu. Tímto způsobem můžeme na maximum prověřit chladicí systémy," vysvětluje Max Sundén, specialista na energetickou účinnost ve společnosti Volvo Cars.

Všechny výsledky jsou pečlivě analyzovány a porovnány s testy provedenými jak na počítačových modelech, tak v reálném světě. Z toho se pak skládá gigantická datová skládačka. Pouhý jeden den v aerodynamickém tunelu může zahrnovat 100 různých konfigurací, přičemž testy nového modelu probíhají i několik let.

"V průměru snižujeme odpor vzduchu na vozidle o více než 10 procent. U elektromobilů je to ještě důležitější, protože pokud jedete rychlostí 120 km/h, dvě třetiny kapacity baterie spotřebuje odpor vzduchu. V této oblasti úzce spolupracujeme s designérským týmem, protože se mohou vyskytnout drobné detaily, jako je tvarování zadních světel nebo vnějších zpětných zrcátek, které je třeba upravit," vysvětluje Kaveh Amiri, inženýr pro aerodynamiku ve společnosti Volvo Cars.

Nyní nás čeká zkouška v aerodynamickém tunelu na vlastní kůži. Daniel dá signál do dispečinku a spustí se alarm. Slyšíme tiché dunění, po kterém lehký vánek rychle zesílí na stálý tlak mezi stěnami. Vítr fouká jen 30 km/h, což je asi 9 m/s, ale kompaktní proudění znamená, že je pocitově silnější.

Vlasy se nám třepotají kolem hlavy, papír s otáčením letí pryč. "Rychlost 70 km/h vydržíš, ale budeš se muset zajistit bezpečnostními lany," křičí Daniel a vousy se mu komíhají ve větru. "Pokud ventilátor zapneme na maximum, běží na přibližně 10 MW za hodinu, což je roční spotřeba malého rodinného domu ve Švédsku, ale testy na druhou stranu ušetří obrovské množství energie. Já osobně se tunelu nemohu dostatečně nabažit. Sledovat a vylepšovat nový vůz od prvního náčrtu je opravdu vzrušující."