Studier i stormen

Vi befinner oss i ett av Volvo Cars topphemliga testlabb. I en stålgrå metallbyggnad i östra flygeln på det stora fabriksområdet på Hisingen finns företagets legendariska vindtunnel där ett 20-tal personer arbetar under strikt sekretess. I två-tre år testar och analyserar de dagligen nya bilmodeller från tidig lerprototyp till färdig produkt.

Tunneln var toppmodern redan när den invigdes 1986. Sedan dess har den uppdaterats och byggts om i flera omgångar för att hålla sig ajour med tekniken. I dag är den en av världens mest avancerade vindtunnlar. Här kan man simulera hur en bil påverkas av vindhastigheter upp till 250 km/h och temperaturer upp till 60 grader. Med en stor våg i golvet kan man även mäta krafter i X-, Y- och Z-led samt studera förändringar i luftmotstånd.

"Den är unik genom att vara både en aerodynamisk vindtunnel och en varm klimattunnel. Vi var också tidiga med att bygga ett system som ger en mer exakt bild av luftmotståndet. Runt 25 procent av luftmotståndet finns runt hjulen så det är oerhört viktigt att kunna mäta", säger Daniel Strömberg, som ansvarar för vindtunneln på Volvo Cars.

Aerodynamisk testning har blivit allt viktigare inom fordonsindustrin. Idag är det ett avgörande steg för att minska utsläppen och förbrukningen av fossila bränslen och konstruera fordon som är säkra och balanserade på vägarna. Eftersom bensin- och dieselfordon nu i allt större utsträckning ersätts av elfordon kan även en liten designjustering för att minska luftmotståndet med några procent innebära en enorm skillnad i räckvidd.

"Vindtester är ett otroligt kraftfullt verktyg för att optimera bilen. Jag minns ett exempel där en biltillverkare inte hade någon vinge på bakluckan, vilket gjorde bilen instabil i höga hastigheter", berättar Daniel och trycker igång en skalmodell av tunneln som visar hur luften rör sig genom ledskenor mot en legofigur med en flagga som viftar i vinden.

Han planerade att bli flygingenjör, men 11 september-attackerna innebar slutet för flygindustrin. Lyckligtvis har Daniel nu varit på Volvo Cars i 20 år, varav de senaste 15 åren i vindtunneln. Han beskriver det som världens bästa jobb, med arbetsuppgifter som varierar från service- och metodutveckling till att demonstrera tunneln för allt från skolelever till investerare.

"Tunneln är bemannad från 06.00 till midnatt måndag till torsdag och på fredagar och lördagar är vi i drift från 06.00 till 18.00. Det ger oss totalt 96 testtimmar/vecka, och vi är i princip fullbokade. När vi inte testar våra egna fordon är vi öppna för förfrågningar från andra bilmärken, speedski-åkare, tävlingscyklister eller för trafikljustester. Och rockbandet Europe spelade faktiskt in en musikvideo här!"

Ett besök i testmiljön är som att bli insläppt i en science fiction-film. Den 165 meter långa tunneln böjer sig i en slinga och djupt inne i den finns en 8,15 meter hög röd och svart fläkt med kolfiberblad. Vinden från fläkten är ostadig – därför leds den genom ett antal olika kammare, strukturer och turbulensnät för att bryta ner virvlarna och skapa raka luftströmmar. Slutligen når vinden den sista kammaren som kallas för ”kontraktionen".

"Inne i kontraktionen ökar vindhastigheten sex gånger om. Om vi kör fläkten på maxfart får vi 250 km/h i test-sektionen. Det motsvarar 70 sekundmeter, alltså en extrem orkan. Bilen står förankrad på rullande stålband och på vågen som mäter luftens krafter. Vågen är otroligt känslig, man skulle kunna väga ingredienserna till en sockerkaka på den", säger Daniel.

Förutom de aerodynamiska testerna utför anläggningen även klimattester. Med hjälp av en enorm värmeväxlare och en solsimulator kan man simulera körning i världens hetaste öknar, men även hur bilen påverkas av olika sorters kontamination och föroreningar.

"Regn, snö, damm, smuts – vi testar allt som påverkar bilens vägprestanda", säger Daryosh Farin, ingenjör inom kontamination på Volvo Cars. "Vi ser till att smuts inte når upp till dörrhandtaget och att sikten genom sidorutan inte skyms när det regnar. Om kunden inte märker av någonting alls har vi gjort ett bra jobb."

Tunnelns så kallade moving ground-system spelar en annan huvudroll. Fyra platta stålband sätter alla hjul i rörelse, samtidigt som ett rullband i mitten simulerar marken som rör sig och drar in luft under bilen. Att mäta vind med roterande istället för stillastående hjul gör stor skillnad.

"Vi får en mycket mer realistisk bild eftersom vi kan mäta både rullmotståndet och den kraft som krävs för att driva hjulen och allt som snurrar tillsammans med dem. Vi kan även bromsa bilen för att simulera branta backar eller tunga släp. Så vi kan verkligen hårdtesta kylsystemen", förklarar Max Sundén, specialist på energieffektivitet på Volvo Cars.

Alla resultat analyseras noga och jämförs med tester utförda i såväl datormodeller som i verkligheten. Sedan läggs ett gigantiskt pussel av data. Under en dag i vindtunneln kan man utföra närmare 100 olika konfigurationer och testerna av en ny modell pågår i flera år.

"I snitt minskar vi luftmotståndet på bilen med mer än 10 procent. För elbilar blir det ännu viktigare, för kör du i 120 km/h försvinner två tredjedelar av energin i batteriet bara av luftmotståndet. Här jobbar vi nära designteamet – det kan vara små detaljer som formen på bakljusen eller sidospegeln som behöver finjusteras", säger Kaveh Amiri, ingenjör inom aerodynamik på Volvo Cars.

Vi är på väg att uppleva vindtunneln i praktiken. Daniel ger en signal till kontrollrummet och ett larm går. Vi hör ett dovt muller, varefter en lätt bris snabbt ökar till ett jämnt tryck mellan väggarna. Vinden blåser bara 30 km/h, ungefär 9 sekundmeter, men det kompakta flödet gör att det känns som mer.

Håret flyger upp, pappret virvlar iväg.

"70 km/h klarar man, sedan måste man säkra upp sig med linor", ropar Daniel med skägget fladdrande i blåsten. "Kör vi fläkten på max förbrukar den ungefär 10 MW i timmen, vilket är en årsförbrukning för en mindre svensk villa, men testerna sparar också stora mängder energi. Själv tröttnar jag aldrig på tunneln. Det är mäktigt att få följa och förbättra en ny bil från den allra första skissen".