Autor

Dr. Ing. Dieter Schwamborn
Dr. Ing. Dieter Schwamborn

DLR, Göttingen

Dr. Ing. Dieter Schwamborn hat an der Technischen Hochschule Aachen Luft- und Raumfahrttechnik studiert und im Jahr 1981 dort auch promoviert. Er ist seit 1980 Mitarbeiter des DLR. Heute leitet er die Abteilung C²A²S²E (Center for Computer Applications in Aero-Space Science and Engineering), die Software zur Simulation von Strömungen entwickelt, die zum Beispiel bei Airbus bei der Entwicklung von Flugzeugen eingesetzt wird.

Frage:

Die Sache mit dem Windschatten…

Antwort:

Nehmen wir an, dass drei Autos hintereinander fahren. Erfährt das zweite Auto denselben Windschatten wie das dritte? Bei der Antwort kommt es darauf an, was man unter gleichem Windschatten versteht.  Die Umströmung des zweiten und dritten Autos wird im vorderen Teil sehr ähnlich sein. Vorausgesetzt die Fahrzeuge sind alle gleich und die Abstände auch, kann man sagen, der Windschatten ist (in etwa) gleich. Was uns aber eigentlich interessiert, ist der Effekt des Windschattens. Durch den Windschatten verringert sich der Druck des Fahrtwinds auf die Frontfläche des Fahrzeugs. Dieser Druck hat einen wesentlichen Anteil am Luftwiderstand, das heißt: Der Windschatten verringert bei beiden hinteren Autos den Widerstand.

Interessanterweise ändert sich der Luftwiderstand der beiden hinteren Autos aber nicht in gleicher Weise. Der Luftwiderstand hängt nämlich auch noch sehr stark vom Unterdruck auf der Rückseite des Fahrzeugs ab. Je stärker dieser Unterdruck ist, desto höher ist der Widerstand. (Deshalb haben Fahrzeuge mit einem steilen / senkrechten Heck auch meist einen höheren Luftwiderstand.) In den Lücken zwischen den Fahrzeugen stellt sich ein Druck ein, der im Mittel niedriger ist als vor einem einzelnen Auto, aber höher als hinter einem einzelnen. Was heißt das jetzt für unsere drei Autos: Das erste Auto hat weniger Luftwiderstand, als wenn es allein führe, weil der Druck hinter ihm steigt. Das gilt auch für das zweite Auto, bei dem zusätzlich der Druck vorne geringer als bei Alleinfahrt ist. Das zweite hat damit einen noch niedrigeren Luftwiderstand als das erste. Das dritte Auto hat den gleichen Effekt auf der Vorderseite, aber nicht auf der Rückseite. Sein Widerstand ist damit höher als der des zweiten. Das zweite Auto gewinnt also am meisten, würde also auch den meisten Sprit sparen. Ob das erste oder dritte Auto mehr spart, hängt von der Form der Fahrzeuge ab, aber in jedem Fall ist ihr Luftwiderstand und damit ihr Benzinverbrauch niedriger, als wenn sie alleine führen. Wenn noch mehr als drei Autos hintereinander fahren, haben alle bis auf das erste und letzte etwa die gleiche Ersparnis wie in unserem Beispiel das mittlere. Leider können Pkws diesen Effekt praktisch nicht nutzen. Man müsste für einen deutlichen Unterschied im Benzinverbrauch zu dicht auffahren, nämlich auf weniger als eine Fahrzeuglänge, etwa ein bis drei Meter. Das kann man aus Sicherheitsgründen natürlich nicht. Es gibt aber Überlegungen, große Trucks in Kolonne fahren zu lassen, da besonders bei eckigen Formen und Abständen von nur wenigen Metern der Windschatteneffekt groß ist und damit Treibstoffeinsparungen von über 10 Prozent möglich sind. Dazu sind allerdings Abstandsmelder, Bordcomputer und eine Funkverbindung zwischen den Fahrzeugen nötig, da man sich dabei nicht auf den Fahrer verlassen kann, der dann praktisch keine Sicht hat.

 
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