Wie wichtig ist Aerodynamik bei Geschwindigkeiten zwischen 50 und 120 km/h?

Question

Ich bin Design-Student und möchte ein 2-Personen-Fahrzeug entwerfen/entwickeln, welches hauptsächlich in Ballungsgebieten eingesetzt werden soll und daher - anders als z.B. der Smart(R) - nur bedingt autobahntauglich sein soll/muss!

Answer 1

Hallo!

Die Kraft, die man aufwenden muss um den Luftwiderstand zu überwinden steigt linear zur projizierten Fläche, die dem Wind ausgesetzt ist und steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit.
Linear geht auch der Cw-Wert ein, das was du als Aerodynamik bezeichnest und was durch besondere Designmaßnahmen verändert werden kann.

Man hat zwar bei Tempo 50 nur 25% des Luftwiederstands wie bei Tempo 100, trotzdem ist der Luftwiderstand auch bei Tempo 50 schon merklich.
Du spürst das deutlich, wenn du mal bei Tempo 50 den Kopf aus dem Fenster oder aus dem Schiebedach raus streckst (bitte nur als Beifahrer).
Die Maßnahmen um den Cw-Wert zu verkleinern sind meist recht aufwändig. Leichter ist es die projizierte Fläche zu verringern (z.B. niedrigere Bauhöhe, flache Sitzposition).

Falls du das mit deinem Design erreichst, dann ist der Cw-Wert, also die Aerodynamik, nicht mehr so wichtig. Formel1-Rennwagen z.B. haben einen total schlechten Cw-Wert, aber eine sehr geringe projizierte Windangriffsfläche und daher wenig Luftwiderstand.

Trotzdem, beides geht linear in die Größe des Luftwiderstandes ein. Mathematisch betrachtet ist also beides gleich wichtig.

In wie weit das den Spritverbrauch deines Autos beeinflußt muss getestet werden. Wenn das Gefährt hauptsächlich im Stadtverkehr eingesetzt wird, dann ist wahrscheinlich das Gewicht Hauptverursacher des Spritverbrauchs, weil im Stadtverkehr typischerweise viel gebremst und wieder beschleunigt wird.
Sehr viel mehr Spritersparnis als eine ausgeklügelte Aerodynamik würde da ein System bringen, das die Bremsenergie zumindest teilweise beim späteren Beschleunigen wieder nutzbar macht. So wie das Toyota bei ihrem Hybrid-Fahrzeugen macht.

Liebe Grüße,

Thomas.

Answer 2

Der Luftwiderstand steigt nicht linear mit der Geschwindigkeit sondern exponentiell.
Für ein Stadtauto ist aber die Aerodynamik des Fahrzeugs nicht so wichtig, da sie erst bei Geschwindigkeiten über 100 km/h interessant wird.

Answer 3

Meine empfehlung ist, dass du dich mit einem Maschinenbauer (Fahrzeugtechnik) zusammensetzt. Der hat dann hoffentlich bissl Ahnung von Fluidmechanik/Aerodynamik. Das is nämlich kein wirklich einfaches Thema...

Answer 4

Bei einem Durchschnitts-Pkw wird ab Tempo 60 der grösste Teil des Energieverbrauchs für die Überwindung des Luftwiderstands eingesetzt - bei höherem Tempo noch viel mehr (überproportional).

Die Kombination von geringem Gewicht und hohem Luftwiderstand (auch seitlich) ist gefährlich, da es nicht nur den Fahrtwind gibt, sondern auch Stürme und Böen!

Von daher ist die Smart-Form auch für das von Dir betrachtete Tempo vermutlich das Optimum.

Answer 5

Aerodynamik ist wichtig um auch ein Design zu entwickeln das dem Fahrzeug möglichst viel widerstand nimmt um geschmeidiger durch den Wind zu Fliesen mit dem Computer erstellst du eine Simulation aber am Endprodukt sieht man es genauer außerdem denke ich, bestimmt das Design auch wie gut das Fahrzeug in der Spur bleibt und ob es auch an der Strasse gut haftet bei einer Geschwindigkeit von 120KM/h ist das sehr wichtig denke ich. Gruss Claudio

Answer 6

kommmt noch auf die größe des Autos an, wird es ein kleineres Auto, wie von der größe eines Smarts, so kann es bei einer Geschwindigkeit von 120Km/h und ein bisschen Wind ganz schön ins schleudern kommen.wird es aber ein etwas größeres Auto, wie zb Polo oder Golf, poder noch größer, dann wird es ihm nicht aussmachen, wenn das Auto unairodynamisch ist, jedoch steigt der Spritverbrauch enorm.

Answer 7

Bin nicht so der Fachmann, aber bedeutet mehr Aerodynamik nicht auch weniger Spritverbrauch und weniger Energieaufwand um die gleiche Geschwindigkeit zu erreichen.