Niedoskonałości w równowadze. Aerodynamika w motocyklach cz. 2

Największą przeszkodą w zmniejszaniu oporu aerodynamicznego w motocyklach jest nic innego, jak nasze ciało. Dlatego też, najbardziej opływowa jest zgarbiona, sportowa pozycja, która pozwala na całkowite schowanie się za dość skromnymi owiewkami. No i garbaty, obcisły kombinezon też nie jest bez znaczenia. Konstruktorzy sportowych przecinaków mają więc dość dogodne warunki do dopieszczania opływowego nadwozia, o czym można pomarzyć w przypadku motocykli miejskich i turystycznych. Przecież mało kto chciałby na co dzień czy w dalekiej trasie jeździć w embrionalnej pozycji i niewygodnym kombinezonie. Wolimy raczej siedzieć wyprostowani w wygodnych, luźnych ciuchach, chwytając szeroką kierownicę. Niestety, w takiej sytuacji, nie dość, że zwiększa się współczynnik oporu powietrza, to jeszcze powierzchnia czołowa pojazdu jest większa, sumą czego jest większy opór aerodynami- czny. Oznacza to, że silnik musi się bardziej namęczyć, żeby rozpędzić motocykl. Gorszym osiągom towarzyszy większe spalanie, szum powietrza i napór, z którym musimy sobie radzić, by utrzymać się na motocyklu. Może się więc wydawać, że wygodniejsza pozycja przynosi więcej strat niż korzyści. Na szczęście, straty nie muszą być dotkliwe.

Długo trzeba było czekać

Przez dekady, producenci nieszczególnie przejmowali się aerodynamiką w motocyklach innych niż sportowe. Uznawanym za pierwszy seryjny, niesportowy motocykl, w którym na poważnie pochylono się nad aerodynamiką, było turystyczno-sportowe BMW R 100 RS z 1976 roku. Szeroka owiewka z przodu i garbaty tylny ogon nawiązywały do kształtu motocykli wyścigowych. Były jednak w stanie izolować kierowcę od strugi powietrza, nawet gdy ten nie leżał na zbiorniku.

O krok dalej BMW poszło, projektując nadwozie do modeli RT, w których kierowca siedział w pełni wyprostowany, z szeroko wyciągniętymi rękoma. Przednia owiewka przybrała większych rozmiarów, dzięki czemu skuteczniej rozchylała strumień powietrza w górę i na boki. Kierowca był więc niemal całkowicie osłonięty od wiatru, ale także w dużej części od opadów. Komfort jazdy wzrósł w znaczący sposób, co pozwoliło przymknąć oko na gorsze osiągi i większe spalanie. Był jednak jeden poważniejszy problem. Owiewki takie jak ta w BMW RT były wrażliwe na podmuchy boczne, destabilizujące motocykl. Druga rzecz to ograniczenie widoczności, gdy szyba była ubrudzona owadami, kurzem i wodą. Wprzypadku niższych motocyklistów, problem ten jest szczególnie uciążliwy.

Łatwo powiedzieć…

TU MASZ ZOSTAĆ! Tak wygląda pożądany przepływ powietrza – omija kierowcę,
a zawirowania tworzą się daleko za motocyklem.

Kluczem do sukcesu w ochronie przed wiatrem niekoniecznie jest rozmiar owiewki. Nierzadko okazuje się, że obszerna obudowa nie zdaje egzaminu. Winy należy upatrywać w złym pokierowaniu strugą powietrza i zbyt dużej różnicy ciśnień. Na przodzie motocykla, tam gdzie rozpoczyna się rozbijanie powietrza, ma ono największe ciśnienie. Natomiast w obszarach osłoniętych, czyli np. od wewnętrznej strony szyby lub za kierowcą, powietrze ma niższe ciśnienie. Ta różnica ciśnień powoduje niepożądany, turbulentny przepływ powietrza, odpowiedzialny za wszelkie szarpnięcia i większy opór. W idealnie aerodynamicznym motocyklu miejsce miałby jedynie przepływ laminarny, czyli taki, w którym powietrze „przykleja” się do  powierzchni motocykla i nie wywołuje zawirowań. Taki efekt można uzyskać stosując długie nadwozie
w kształcie kropli wody, które… kompletnie nie sprawdziłoby się w motocyklu turystycznym czy miejskim. Pomijając już kwestię pozycji, trzeba przecież zapewnić przepływ powietrza przez chłodnicę, hamulce, silnik czy układ dolotowy.

Bryła motocykla i kierowcy ma  więc wiele załamań, gdzie mogą pojawić się duże różnice ciśnień – np. między motocyklistą, a szybą, czy w miejscu gdzie kończą się osłony nóg. Żeby ograniczyć skutki uboczne takiej sytuacji, inżynierowie starają się zmniejszać różnice ciśnień. Kojarzycie zapewne otwory w szybach czy w bocznych owiewkach. Nie służą tylko bajeranckiemu wyglądowi, ale przede wszystkim wyrównaniu ciśnienia. Jeśli są odpowiednio ukształtowane, ciśnienie powietrza przez nie przechodzące jest nieco większe niż to panujące np. między owiewką, a kolanami, ale mniejsze niż to, które rozbiło się o zewnętrzną część owiewki. Brzmi prosto? Niestety, tylko brzmi.

…Trudno zrobić

WYMYŚLNE KSZTAŁTY i wycięcia w owiewce to nie tylko zabieg stylistyczny. Pozytywnie wpływają na komfort jazdy i aerodynamikę.

W aerodynamice trudno o gotowe schematy. Ciężko z góry określić, czy element, który narysował stylista, będzie spełniał wymagania speców od aerodynamiki. Ci muszą więc tworzyć zgrany zespół. Mało tego, także wszystkie elementy nadwozia muszą ze sobą współgrać w walce z powietrzem. Zmiana jednego zazwyczaj wpływa na działanie całej reszty. ​​

Kiedyś, opracowując czy modyfikując każdy element nadwozia, najlepiej byłoby sprawdzić cały motocykl w tunelu aerodynamicznym. Ze względu na koszty, nie każdy producent mógł sobie pozwolić na częste badania w tunelu i dopieszczenie poszczególnych elementów. Dzisiaj do dyspozycji są symulacje komputerowe, które pozwalają dopracować każdy element nadwozia, na ile to tylko możliwe i jednocześnie ograniczyć wizyty w tunelu do kilku sesji, gdy motocykl jest już niemalże gotowy. Dzięki temu, obecnie nie tylko motocykle turystyczne z najwyższej półki mają niezłą aerodynamikę, bez nadmiernie szerokich owiewek. Przykładem niech będzie chociażby najnowszy KTM Super Duke 1290 R. Pomimo tego, że nie ma rozbudowanych owiewek czołowych, to lampę i zbiornik paliwa ukształtowano tak, by zestaw kierowca + motocykl gładko przebijał się przez ścianę powietrza, niczym obudowany motocykl sportowy. 

Zabawa formą ma swoje granice

Duży wpływ na poprawę aerodynamiki i komfortu kierowcy miał też rozwój technologiczny w zakresie obróbki materiałów. Węższe ramy, silniki i zbiorniki paliwa pozwoliły na zmniejszenie powierzchni czołowych owiewek, bez straty dla komfortu kierowcy. Większa dowolność w formowaniu plastiku, też się do tego przyczyniła. Wystarczy bowiem, że końcówkę szyby zakończy się pod innym kątem i można zmniejszyć jej wysokość, bez zauważalnej straty na ochronie przed wiatrem. Nie oznacza to jednak, że niebawem wielkie, komfortowe motocykle turystyczne będą miały szerokość małych pięćsetek. Nadmierne ich zmniejszenie nie tylko zwiększy udział kierowcy w przepływie powietrza, ale i zmniejszy jego komfort. Pomimo starań, cudów nie ma i te najbardziej luksusowe maszyny jak np. Honda Gold Wing czy BMW K 1600 GTL mają ogromną powierzchnię czołową, choć trzeba przyznać, że aerodynamika stoi w nich na wysokim poziomie. Jednak to komfort jest głównym kryterium dla projektantów takich motocykli i kierowca oraz pasażer muszą być jak najlepiej odizolowani od podmuchów czy opadów.

Kompromis zamiast doskonałości

BUDOWA CIAŁA, INNA U KAŻDEGO Z NAS, TO JEDNO Z WIĘKSZYCH UTRUDNIEŃ DLA SPECJALISTÓW OD AERODYNAMIKI.

Zapewne wiele osób zadaje sobie pytanie czy możliwe jest stworzenie motocykla aerodynamicznie doskonałego. W przypadku maszyn drogowych, w szczególności turystycznych, odpowiedź brzmi nie. Przyczyn należy upatrywać w kilku czynnikach. Po pierwsze bryła motocykla, o czym już wspominałem, ma wiele aerodynamicznych „przeszkadzajek” jak lusterka, podnóżki itp. itd. Po drugie, każdy motocyklista jest inaczej  zbudowany – jeden będzie bardziej wystawał poza obrys owiewki, drugi mniej. Inaczej powietrze przepływa też gdy na motocyklu są dwie osoby. Po trzecie, wielu motocyklistów doposaża swoje maszyny w torby, gmole, osłony, kufry czy bagaż – domyślacie się pewnie, że może to wywrócić aerodynamikę motocykla do góry nogami.

Większy lub mniejszy wpływ na nią ma dosłownie wszystko, także ubrania. Konstruktorzy muszą więc opracowywać nadwozie w taki sposób, by potencjalnie szkodliwe czynniki wyeliminować w jak największym stopniu. Najłatwiejszym rozwiązaniem wydają się zatem szerokie owiewki, ale nie tędy droga – przecież w ten sposób można osiągnąć odwrotny skutek. Trzeba więc szukać kompromisu, balansu między rozmiarem, a skutecznością, osiągami, a komfortem. Ciężka to praca, ale dobrze wykonana, przynosi ogromne korzyści – tak dla osiągów, jak i naszego komfortu.