Automotive Aerodynamic (Modern Era) (finish)

White (1967) mengembangkan metode rating, berbasiskan berbagai eksperimen pada full-scale cars di MIRA (Motor Industry Research Association), UK.

Metode rating White (1967) berprinsipkan:

•Rating dengan angka yang rendah untuk bodi yang memiliki good flow quality,

•Detail bodi yang berpotensi merusak flow quality diberikan poin tambahan.

Coefficient of drag, CD, berbasiskan metode rating dari White (1967), sehingga dirumuska dengan

 

 

Meskipun metode rating ini tidak cocok diterapkan pada mobil-mobil modern (karena error yang cukup besar), namun metode ini memberikan gambaran mengenai bagian-bagian dari mobil yang berpengaruh besar pada drag. 

 

Metode optimisasi detail bodi dikembangkan di TU Braunschweig dan TU Darmstadt, Germany oleh Hucho, Janssen, dan Emmelmann pada 1970-an.

Diawali optimisasi detail bodi pada mobil VW Scirocco I dan VW Golf (Rabbit) I.

 VW Scirocco I

 VW Golf (Rabbit) I

Titik pijak metode optimisasi detail bodi:

Stylistic design dari detail (radius, curvature, taper, spoiler, dll) dimodifikasi untuk mencegah atau mengontrol separasi aliran sehingga drag dikurangi.

  

Metode optimisasi detail bodi yang dikembangkan oleh para insinyur Jerman cukup powerful.

Metode ini terbukti ampuh mereduksi CD VW Scirocco I dari 0.50 menjadi 0.41 (menyamai CD Opel GT dengan konsep streamlining).

 

Pada waktu itu, umumnya mobil memiliki CD = 0.40. Upaya untuk mereduksi CD < 0.40 masih sukar tercapai. Sehingga, metode optimisasi detail bodi sangat berguna untuk mereduksi CD mobil > 0.45 (misal: Fiat 126 Bambino).

Fiat 126 Bambino

 

Metode optimisasi detail bodi tidak dapat digunakan untuk mengurangi CD mobil sampai kurang dari 0.40.

Untuk menghasilkan CD < 0.40 dibutuhkan more advanced techniques (interactive shape optimization). 

Selanjutnya, metode shape optimization adalah dengan bodi yang memiliki extremely low drag dan kemudian dikonversikan menjadi real car dengan low drag.

Berbeda dengan metode optimisasi detail bodi, metode optimisasi bentuk bodi berpijak pada bodi dengan low drag yang kemudian dikonversikan menjadi real car melalui penggunaan teknik optimisasi step by step.

Metode optimisasi bentuk bodi dikembangkan di TU Braunschweig, Germany oleh Hucho mendekati akhir 1980 yang dilanjutkan oleh Bucheim dkk pada awal 1980-an.

 

Contoh terkenal dari penggunaan metode optimisasi bentuk bodi adalah Audi 100 III (dengan CD = 0.30).

Audi 100 III

 

Optimisasi bentuk bodi terus dikembangkan sampai sek`rang ini. Kekurangan dari metode optimisasi detail bodi dapat diperbaiki oleh metode optimisasi bentuk.

Sebagai contoh, Mercedez Benz 230 E dengan CD = 0.29 – 0.30 (diproduksi pada era akhir 1990-an).

 

Mercedez Benz 230 E

 

Selama kurun waktu 1990-an sampai 2000-an, para desainer otomotif terus mempertahankan optimisasi bentuk bodi dengan semakin meninggalkan kontur bodi konservatif menjadi kontur bodi yang smooth.

Sebagai contoh Honda Genio Civic dengan CD = 0.32 (diproduksi 1992).

 

Honda Genio Civic

 

Pergantian millenium, dimulai periode 2000-an sampai sekarang, para desainer otomotif semakin berani memaksimalkan optimisasi bentuk dengan menghasilkan desain bodi yang semakin membulat. Bahkan, konsep desain “Kamm-back” (akhir 1940-an) sangat menginspirasi. 

Sebagai contoh, Toyota Kijang Innova dengan CD = 0.30 (diproduksi 2004).

 

Dimensi utama kelompok mobil penumpang Eropa ditentukan berdasarkan ukuran mesin, ukuran drive train, dan kesediaan ruang untuk passengers dan volume dari bagasi. Hal ini juga berlaku untuk mobil Jepang. Namun tidak berlaku untuk mobil Amerika.

 

Akhirnya, Amerika juga mengikuti tren di Eropa dan Jepang dengan memberlakukan program “down-sizing” bodi.

Namun, proporsi utama dari bentuk bodi sedikit berbeda di antara mobil Amerika, Eropa, dan Jepang.

 

Untuk mobil penumpang, dilihat dari kerb weight dan perubahan dimensi selama 20 tahun, panjang, lebar, dan jarak wheelbase cenderung tetap sama.

Namun, ketinggian cenderung berkurang secara kontinyu untuk mobil penumpang.

Berpegang pada prinsip dasar aerodinamika otomotif, frontal area digunakan untuk menentukan ukuran sebuah mobil agar ukuran mobil sesuai dengan konsumsi bahan bakar yang hemat.

 

Automotive Aerodynamic Part 6 (Early Historical) (End)

Dipicu oleh kegagalan usaha Jaray untuk membuat bentuk mobilnya memiliki CD sebesar 0.15, W. E. Lay (seorang Amerika) melakukan penelitian di University of Michigan, Ann Arbor untuk memperbaiki kekurangan penelitian Jaray.

Pada awal tahun 1930-an, Lay melakukan modifikasi bentuk mobil di bagian front dan rear. 

Lay menyingkapkan interaksi yang kuat antara flow fields dari car’s fore body and rear end. 

Lay menemukan bahwa low drag dari long-tail model dapat dipertahankan hanya jika fore body berbentuk well attached. Sebaliknya, drag meningkat secara signifikan ketika aliran terseparasi pada lokasi steep windscreen.

Selanjutnya, jika drag sudah tinggi (disebabkan oleh karena blunt rear end) kenaikan drag dari steep windscreen hanya moderate.

Hal paling penting untuk kontribusi Lay (1933) adalah bahwa blunt rear end hanya menghasilkan kenaikan drag yang relative kecil jika dibandingkan dengan long tapered rear end.

Dari 1934, bentuk blunt rear end yang pertama kali dikembangkan oleh Lay menginspirasi pengembangan ‘Kamm-back’ yang menggabungkan manfaat greater headroom pada back seat dengan keunggulan dari bodi dengan low drag.

The BMW 328 Kamm-back highlighted the benefits of Kamm's design

Konsep dari Kamm (1934) adalah:

Low drag tetap dapat dicapai karena flow tetap mengikuti kontur bodi (tidak cepat terseparasi) dan kemudian segera dipaksa untuk terseparasi (flow tidak lagi mengikuti kontur bodi) dengan memotong rear end pada lokasi yang memiliki much diminished cross-sectional area (untuk menghasilkan small wake) 

 

Sayangnya, Kamm (1934) tidak menyajikan practical design.

Koenig-Fachsenfeld (1936) yang lebih beruntung mendapatkan paten karena melakukan pengukuran drag pada cutt-off rear end (ide dari Kamm).

Koenig-Fachsenfeld (1936) menerapkan cutt-off rear end pada mobil dan membuktikan kebenaran teori dari Kamm. Sehingga, cut-off rear end menjadi dikenal dengan ’Kamm-back’. 

 

Lama setelah itu, Everling (1948) mengklaim bahwa dialah yang pertama kali menemukan keunggulan dari cut-off rear end ketika dia mendisain bus dengan cut-off tail.

Siapapun yang mengklaim ide cut-off rear end, Kamm adalah peneliti yang pertama kali melakukan penelitian yang mendalam mengenai rear end design pada 1935 di the Research Institute for Motor Vehicles and Vehicle Engines (FKFS) di Technical University of Stuttgart, Jerman.

Pada 1938, passenger vehicle yang pertama (dengan Kamm rear end), Everling car, dibuat.

 

 

Selanjutnya, automotive engineers mulai memikirkan side wind effects pada bodi mobil.

Sebelumnya, pergumulan utama automotive adalah drag dalam still air conditions (symmetrical oncoming flow).

 

Dimotivasi oleh true aerodynamically designed streamlines shapes yang masih sporadis (penemuan dari Jaray, Lay, Everling, Kamm), para peneliti di Amerika pada 1930-an mengembangkan konsep half-body cars.

Selanjutnya, pematangan konsep half-body cars kembali ke Jerman.

Di Göttingen, Schlör (student dari Prof. Ludwig Prandtl) menyempurnakan konsep half-body cars pada 1937 di Aerodynamische Versuchs-Anstalt (AVA).

Melalui analisa aliran melintasi Lange car, dibantu oleh Hansen, Schlör membuat mobil yang terkenal dengan Schlör car (menggabungkan 2 bentuk aerofoils 571 dan 570 yang masing-masing memiliki CD = 0.125) .

 

Pada ukuran sesungguhnya, Schlör car menghasilkan CD = 0.186 (di AVA wind tunnel). Nilai CD tersebut sesuai dengan CD = 0.189 yang dilakukan di TU Hannover pada 1939 dengan coast down test.

Kekurangan Schlör car adalah bodi mobil memiliki large frontal area yang tidak biasanya. Namun, perkembangan half-body car mencapai puncaknya dalam Schlör car.

 

Selanjutnya, era terakhir dari streamlined car adalah sejak 1956.

Perkembangan streamlined cars sempat terhenti oleh the Second World War.

Setelah itu, Citröen dan Panhard adalah satu-satunya yang melanjutkan konsep streamlined cars

Citröen ID 19 masih membawa ide Jaray (basic body dan attached profile).

Sementara Citröen GS dan CX lebih menganut ide Kamm (cut-off rear end).

Model streamlined car tidak terlihat pada Citröen BX

Namun, model streamlined car tidak terlihat pada Citröen BX.