Honda hat gerade in Ohio den modernsten Windkanal der Welt gebaut

Jonathan M. Gitlin – 21. März 2022, 14:00 Uhr UTC

EAST LIBERTY, OHIO – Am Wochenende nahm die Formel 1 mit ihrem ersten Rennen des Jahres wieder Fahrt auf. Seit mehreren Jahrzehnten wird der Sport von Abtrieb und der Anwendung von Aerodynamik dominiert. Man könnte also meinen, dass sich der weltweit fortschrittlichste Windkanal für rollende Straßen in England befindet, wo die meisten Teams ihren Sitz haben – oder vielleicht im italienischen Maranello.

Aber trotz der gut finanzierten Betonung des Luftstroms in diesem Sport ist die Formel 1 nicht mehr das letzte Wort in Windkanälen auf rollenden Straßen. Jetzt gebührt diese Ehre den Honda Automotive Laboratories of Ohio („HALO“), wo eine neue Anlage für 124 Millionen US-Dollar und 192 mph (310 km/h) kurz vor der Inbetriebnahme steht.

HALO hat seinen Sitz im Transportation Research Center, einem Fahrzeugtestgelände und einer Teststrecke etwas weniger als eine Stunde außerhalb von Columbus. Von außen betrachtet ist es eine relativ unscheinbare Anlage, sicherlich im Vergleich zu Ferraris dramatisch aussehendem, von Renzo Piano entworfenen Tunnel in Italien. Aber wie bei Menschen kommt es wirklich darauf an, was drin ist.

Das Herz – oder genauer gesagt die Lunge – des 201,2 m langen, dreiviertel offenen Jet-Tunnels ist ein 8 m langer Ventilator, der von einem 6.700 PS (5 MW) starken General Electric-Motor angetrieben wird. Die 12 Kohlefaserflügel des Ventilators sind fest angebracht und haben nur einen Abstand von 4 mm zur Tunnelwand. Und obwohl der Lüfter eine Höchstgeschwindigkeit von nur 250 U/min erreicht, ist er noch besser ausbalanciert als der Rotor eines Turboladers.

Wenn Ihnen 250 Umdrehungen pro Minute recht niedrig vorkommen, haben Sie Recht – bei Höchstgeschwindigkeit verlässt die Luft den Ventilator nur mit einer Geschwindigkeit von 25 mph (40 km/h). Von dort strömt die Luft durch einen riesigen 352 Quadratmeter großen Wärmetauscher, der es der Anlage ermöglicht, die Luft auf einer konstanten Temperatur zwischen 10 und 50 °C (50–122 °F) zu halten.

„Der Grund, warum wir das tun, ist hauptsächlich aus akustischen Gründen. Autos bestehen aus Aluminium und Kunststoff sowie Kohlefaser und Gummi, und sie dehnen sich alle unterschiedlich schnell aus und ziehen sich zusammen. All diese Dinge öffnen Lücken und schließen Lücken“, erklärte er Mike Unger von Honda, der für alle Windkanalaktivitäten bei HALO verantwortlich ist.

Vom Wärmetauscher aus strömt die Luft auf ihrem Weg durch den Tunnel durch eine Reihe von Leitschaufeln. Doch der Tunnel zieht sich durch eine Düse vor dem Prüfraum zusammen, wodurch die Luft um den Faktor 7:1 komprimiert und auf eine Höchstgeschwindigkeit von 310 km/h beschleunigt wird.

Was als nächstes passiert, hängt davon ab, wie der Testraum konfiguriert wurde. Um die aerodynamische Leistung bei hoher Geschwindigkeit zu testen – für Acuras bevorstehendes LMDh-Auto oder vielleicht den NSX-Sportwagen – wird der Test wahrscheinlich die rollende Straße mit breitem Gürtel umfassen. Dieses 0,03 Zoll (0,8 mm) dicke Stahlband bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Luft, wobei das Auto auf Armen montiert ist, die es an Ort und Stelle halten und gleichzeitig die Drehung der Räder ermöglichen. Der Test misst auch Änderungen des Auftriebs, des Luftwiderstands und der Neigung.

Auch die rollende Straße beschränkt sich nicht nur darauf, ein Auto frontal zu testen. Es ist tatsächlich auf einem 180-Grad-Drehteller montiert, der es den Ingenieuren und Technikern nicht nur erleichtert, ihre Tests einzurichten, sondern ihnen auch die Untersuchung der Auswirkungen von Seitenwind und Gieren ermöglicht.

Trotz seiner beeindruckenden Fähigkeiten in dieser Hinsicht werden solche Hochgeschwindigkeitstests wahrscheinlich nur einen kleinen Teil der bei HALO durchgeführten Arbeiten ausmachen. Die Aerodynamik von Straßenfahrzeugen wird angesichts der Elektrifizierung der Automobilhersteller wichtiger denn je, da selbst kleine Reduzierungen des Luftwiderstands eine Steigerung der Effizienz bedeuten. Für solche Tests nützt es wenig, 310 km/h erreichen zu können.

Aus diesem Grund wurde der Tunnel mit austauschbaren Rollstraßen konzipiert. Der Austausch eines der 44 Tonnen (40 Tonnen) schweren rollenden Landstraßenmodule gegen das andere dauert etwa vier Stunden. Die zweite rollende Straßennocke ermöglicht eine Höchstgeschwindigkeit von 250 km/h und verfügt über fünf Riemen – einen für jeden Reifen und einen fünften, der über die gesamte Länge des Fahrzeugs innerhalb der Spur der Räder verläuft. Vor jedem der Bänder erscheinen zwei Schlitze im Boden, die die Grenzschicht kontrollieren, die sonst die Ergebnisse verfälschen würde.

Bei den Testfahrzeugen sind die Bremsen und die Federung abgekoppelt, sodass sich die Räder ohne parasitären Widerstand drehen können (die Autos sind auf Wägezellen montiert, die das Fahrzeug auf einer konstanten Fahrhöhe halten). Darüber hinaus verfügt HALO über ein Laserscansystem, um die Frontfläche eines Autos in etwa zwei Minuten zu berechnen – lebenswichtige Informationen, wenn die Ergebnisse des Windkanals sinnvoll sein sollen.

Elektrisierende Automobilhersteller sind nicht nur daran interessiert, ihre Maschinen zu rationalisieren. Ohne die laute Symphonie, die ein Verbrennungsmotor-Antriebsstrang darstellt, muss jetzt jeder sein Bestes geben, wenn es um Windgeräusche geht – auch bekannt als „Aeroakustik“.

Für aeroakustische Tests ist die rollende Straße nicht erforderlich, daher steht das Auto auf einer Akustikabdeckung, die den Riemen schützt. (Es ist vermutlich einfacher, nur eines der beiden Rollstraßenmodule abzudecken, als ein drittes Modul für Geräuschtests zu erstellen, da der Austausch eines anderen Moduls weitere vier Stunden dauern würde.) Und anstatt aerodynamische Lasten zu messen, ist das Testauto von Mikrofonen umgeben – insgesamt 502 Richtmikrofone, die in akustischen Arrays angeordnet sind, weitere 54 Mikrofone sind im Fahrzeuginneren platziert. Diese Mikrofone können den Ingenieuren genau sagen, welcher Teil des Autos eine subtile Optimierung benötigt, um die Geräusche zu beruhigen.

Die Akustikanlagen befinden sich direkt außerhalb der Windscherschicht, wo es bemerkenswert ruhig ist und einen Geräuschpegel von nur 57 dB registriert, selbst wenn der Wind nur wenige Meter entfernt vorbeiweht. Honda war so freundlich, mir die Möglichkeit zu geben, mich an einem Gurtzeug zu befestigen und es selbst zu testen – selbst bei nur 30 mph (50 km/h) spürt man wirklich den zusätzlichen Luftdruck, wenn man zur Visualisierung einen langen Rauchstab in den Bach hält der Luftstrom durch eine Lüftungsöffnung oder über eine Haube.

Zunächst wird sich HALO vor allem auf die Weiterentwicklung der nordamerikanischen Angebote von Honda und Acura konzentrieren. Der Sinn der Investition von 124 Millionen US-Dollar in eine Anlage wie diese liegt darin, dass dadurch Zeit und Geld gespart wird, verglichen mit der Bezahlung von Tunneln Dritter hier in den USA oder dem Versand Testmodelle oder Autos nach Japan. Aber HALO wurde von Anfang an auch so konzipiert, dass es anderen entgegenkommt, seien es akademische Forscher, Rennteams oder sogar andere OEMs, mit Vorbereitungsbereichen, die vor neugierigen Blicken verborgen sind, um die strenge Vertraulichkeit zu wahren, die jeder in der Branche erwartet.