Współczynnik CX był wyzwaniem dla konstruktorów lat 90-tych – jak wpłynął na rozwój motoryzacji?

Zapewne każdy kiedy słyszał (uczestniczył) w zadaniach typu „opisz jak widzisz przyszłość”. Gdy realizowano go w latach 80 tych i 90-tych XX wieku, opisując jaka będzie motoryzacja za trzydzieści/pięćdziesiąt lat, większość pytanych dawało upust swej fantazji, przewidując latające samochody i urządzenia poruszające się autonomicznie bez udziału kierowcy. Trzeba przyznać, że były to opisy rodem z SF, bo na rynku motoryzacyjnym nie było nawet takiej różnorodności nadwozi jak teraz (pierwszy minivan – Renault Megane Scenic- zaprezentowano jesienią 1996). Stąd też z ogromnym zainteresowaniem w roku 1996 zwrócono uwagę na wizję konstruktorów Mercedesa, którzy pokazali swoją koncepcję rozwoju motoryzacji.

Walka z oporami powietrza zainspirowała zmiany

Ponieważ opór powietrza jest głównym elementem, jaki musi samochód pokonać w czasie jazdy, skupiono się na zbudowaniu karoserii o jak najmniejszym współczynniku Cx (współczynnik doskonałości aerodynamicznej – im niższa wartość, tym korzystniej) i jak najmniejszej przestrzeni czołowej. Dla osób nie mających wykształcenia technicznego ważna będzie zapewne informacja, że opór powietrza wrasta proporcjonalnie do współczynnika Cx i wielkości powierzchni czołowej oraz do kwadratu prędkości. Tym samym jadąc 30 km/h i zwiększając prędkość do 120 km/h opór rośnie 16 razy (prędkość wzrosła 4 razy, to opór wzrasta do kwadratu). Ponieważ chcąc jechać szybko musimy zwiększyć prędkość jedyną możliwością ograniczenia oporu jest budowa aerodynamicznej karoserii.  Stąd też tak ogromne znaczenie mają prace w tunelu aerodynamicznym. 

Aeorodynamiczne karoserie

Jak przystało na model aerodynamiczny, jest on niski, przez co powierzchnia czołowa (czyli zarys samochodu widziany od przodu) jest ograniczona. Realizując idealny współczynnik Cx oparto się na badaniach laboratoryjnych. Ponieważ największe opory powietrza wytwarzają lusterka zewnętrzne, zastąpiono je... przez kamery. Zaprezentowany w połowie lat 90-tych XX wieku prototyp Mercedes F200, posiadał pięć kamer, z czego cztery służyły jako lustra zewnętrzne, a piąta włączała się automatycznie po załączeniu biegu wstecznego.  Przez długi czas okazywało się,  że kamery są luksusem, za który nie chcą zapłacić klienci, jednakże obecnie trafiły one do samochodów.

Kamery zamiast lusterek pomogły obniżać współczynnik Cx

Takie rozwiązanie - kamery zamiast lusterek zewnętrznych - ma już Lexus ES na rynku japońskim. Rozważane jest zaoferowanie systemu kamer zamiast lusterek także poza Japonią. Rozwiązanie takie zastosuje również Honda w jednym ze swoich seryjnych modeli.

Zmiany także wewnątrz samochodów – czy doczekamy ich powszechnego użycia?

To nie jedyna innowacja jaką zapowiadano w prototypie Mercedes F200. Drugą było sterowanie. Steer by wire i X by wir, czyli poprzez elektryczne sygnały wysyłane bezpośrednio do silnika napędzającego koła, oraz do jednostek elektrycznych wymuszających skręt kół kierowanych. W tym celu w prototypie Mercedes F200 zamiast tradycyjnej kierownicy zamontowano... komputerowe joysticki. Jeden z nich umieszczono na konsoli środkowej pomiędzy siedzeniami kierowcy i pasażera. Drugi na poszyciu drzwi, gdzie dzisiejsze pojazdy mają sterowanie funkcjami otwierania szyb. W efekcie kierowca ma zawsze ręce oparte na podłokietnikach, a ruch obsługi urządzenia wykonuje tylko nadgarstkami.

Wyeliminowano także zestaw pedałów, a funkcje przyspieszenia i hamowania także realizuje joystick. Przesunięcie wprzód spowoduje dodanie gazu, a przesunięcie w tył - hamowanie. Ta pozorna komplikacja prowadzenia pojazdu została dokładnie przebadana przed opracowaniem projektu. Okazuje się, że koordynacja pracy nóg i rąk, jaka jest w obecnych pojazdach, jest dużo gorsza niż skoordynowanie pracy samych rąk. Ten innowacyjny pomysł nie trafił jeszcze do samochodów, ale... sterowanie przyspieszaniem i hamowaniem za pomocą impulsu elektrycznego wysyłanego do komputera po naciśnięciu pedału jest już normą. Jeżeli zaś chodzi o wyeliminowanie połączeń pomiędzy skręcanymi kołami i kierownicą, to... ograniczają to jedynie przepisy. Seryjny model Infiniti Q50 ma bowiem system Steer-by-wir. Impulsy pochodzące z obracanego koła kierownicy są przetwarzane na impulsy elektryczne docierające do kół i skręcających je. Tyle tylko, że dla bezpieczeństwa (a raczej spełnienia norm) rozbudowany system drążków i końcówek kierowniczych musi nadal istnieć. Możemy zatem stwierdzić, że to, co było opracowywane przez centra badawcze Mercedesa i innych koncernów ćwierć wieku temu, było zapowiedzią przyszłości.

Bogusław Korzeniowski