Freiherr Reinhard Koenig-Fachsenfeld und Wunibald Kamm, Leiter des FKFS (Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart), waren es, die unabhängig und mehr oder weniger zeitgleich Anfang der dreißiger Jahre herausgefunden hatten, dass „Es nicht darauf ankommt, den Körper hinten ganz spitz zu machen, als darauf, dass er an der Stelle, an der die Ablösung der Strömung erfolgt, einen möglichst kleinen Querschnitt besitzt, und dass bis dorthin sanfte Verjüngung angewandt wird.“ (Quelle: Wunibald Kamm „Das Kraftfahrzeug“, 1936)
Concept-IAA von Mercedes-Benz
Foto Daimler AG
Die für unser heutiges Ohr etwas umständlich formulierten Anforderungen an eine aerodynamisch optimierte Heckgestaltung sind bei der 2015 auf der IAA gezeigten Concept-Studie von Mercedes-Benz in geradezu wörtlichem Sinn umgesetzt worden. Der Fahrzeugkörper „verjüngt“ sich nach hinten, sprich, die Karosserie wird schmaler und fällt von der Mitte des Körpers nach hinten ab. Und das so stark, dass das Dach für die Fondpassagiere zwei kleine Ausbuchtungen (Double Bubble) bekommen musste.
Was aber hat es mit der eigenartigen Heckverlängerung auf sich? Dazu Mercedes in der Pressemeldung: „Die um bis zu 390 Millimeter ausfahrbare Heckverlängerung sorgt im Zusammenspiel mit dem Diffusor dafür, dass die Strömung weiter eingezogen wird und sich hinter dem Fahrzeugheck ein wesentlich kleineres Nachlaufgebiet ausbildet. Dadurch wird der Luftwiderstand erheblich reduziert. Die Heckverlängerung im „Boat-Tail“-Design besteht aus acht Segmenten aus CFK in Sandwich-Bauweise, die geschlossen einen Ring ergeben.“
Zugegeben, auch dieser Text ist nicht viel verständlicher als der von 1936. Erkennbar ist allerdings, dass es um die Reduzierung des Luftwiderstands des straßengebundenen Automobils geht und dass dieser, der Luftwiderstand, mit der Heckgestaltung zu tun haben muss.
Schauen wir uns also die drei Termini Heckverlängerung, Boat-Tail und Diffusor im Mercedes-Text etwas genauer an und gehen zurück zu Koenig-Fachsenfeld und seinen Skizzen im Patent DRP 74 31 15 von 1936, so erkennen wir die Heckverlängerung im Bild 1 als das für das Anliegen der Luftströmung ideale Langheck und den Diffusor als leicht ansteigenden Unterboden im Heckbereich in den Bildern 1 und 2. Das nach hinten abfallende Dach und die Verjüngung der Karosserie nach hinten werden in allen drei Abbildungen deutlich.
Stromlinie – Der Kampf gegen das unsichtbare Element
Stromlinie, aus der Strömungslehre abgeleiteter Begriff, beschreibt das Verhalten und die Kräfte des Mediums Luft um einen umströmten Körper. Diese Kräfte – vulgo der Luftwiderstand – sind umso geringer, je weniger sie an der Oberfläche des Körpers abreißen. Als Ideal hat sich die Tropfenform herausgestellt.
Den Tropfen kann an nun sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen halbieren und erhält in Fall eins die Lösung von Rumpler:
Rumpler Tropfenwagen im Deutschen Technkmuseum Berlin
Im Fall zwei erhält man die Lösung wie in einem Kleinrennwagen von Koenig-Fachsenfeld exemplarisch realisiert:
Seitenansicht der Stromlinienstudie von Koenig-Fachsenfeld 1935 Foto Archiv Ch. Traber
Draufsicht der Stromlinienstudie von Koenig-Fachsenfeld 1935 Foto Archiv Ch. Traber
Das lang nach hinten auslaufende Heck hat sich sowohl im Windkanal als auch im Straßenbetrieb im Hinblick auf den Luftwiderstand als das Optimum herausgestellt. Allerdings mit den gravierenden Nachteilen der eingeschränkten Manövrierfähigkeit, des nur eingeschränkt nutzbaren Raums in der auslaufenden Heckspitze und schließlich der schlechten Sicht nach hinten.
Trotzdem gab es bereits in den dreißiger Jahren Stromlinienfahrzeuge mit langem Heck, deren bekanntester Vertreter wohl Hans Ledwinkas ab 1934 in Serie gebauter Tatra 77 war, dessen Karosserie von Erich Übelacker stammte.
Tatra 77 mit Heckfinne zur Stabilisierung des Geradeauslaufs und ansteigendem Unterboden im Heckbereich (Diffusor) Werkfoto
Die oben geschilderten Nachteile des idealen Langhecks konnten bei Renn- und Sportfahrzeugen selbstverständlich vernachlässigt werden, da es sich hier ausschließlich um den Sieg mit optimal auf die Rennstreckte angepassten Fahrzeugen handelt. Als frühe Beispiele sollen hier drei Rennwagen aus den zwanziger, dreißiger und sechziger Jahren gezeigt werden.
Ferdinand Porsche, 2.v.l. beim GP Strassburg vor einem Bugatti Typ 30 mit Langheck-Karosserie Archiv Martin Schröder
Von Ferdinand Porsche wird kolportiert, dass man mit den Augen stehlen dürfe. (Im Kunstbereich spricht man von „beeinflusst“.) Und wenn wir uns die Langheck-Ausführung des Auto Union Rekordwagens von 1935 ansehen, dann ist die Ähnlichkeit zu diesem Bugatti nicht zu übersehen. © Martin Schröder 2016
Auto Union Typ A 1935 mit Stromlinienkarosserie für Rekordfahrten Foto Heinrich Hoffmann Archiv Kent Caveny
Als nächstes das Foto eines Porsche 906-Langhecks von 1967, der immer noch eine gewisse Familienähnlichkeit mit seinen Vorläufern aufweist.
Der Schweizer Rico Steinemann im Porsche 906 Langheck Archiv / J. Froidevaux / Daniel Reinhard, 2010
Insbesondere weist er ein eine starke Ähnlichkeit mit der Mercedes Concept-Studie von 2015 auf, wie auf dem folgenden Foto aus dem Windkanal von Mercedes gut zu erkennen ist:
Mercedes Concept-IAA im Windkanal Foto Daimler
Was zeigt Mercedes mit dieser Studie? Nichts Geringeres, als dass durch die Verlängerung des Heckausläufers in Verbindung mit dem Heckdiffusor der Lunftwiderstandsbeiwert – Cw-Wert – von ursprünglich 0,25 auf 0,19 abgesenkt werden konnte. (Dazu muss gesagt werden, dass weitere Maßnahmen getroffen wurden, die in diesem Zusammenhang außer Acht gelassen werden sollen.) Die Reduzierung des Cw-Werts ergibt bei der Stirnfläche von 2,16 m² und Tempo 100km/h einen halben Liter und bei Tempo 200km/h 2,5 Liter Minderverbrauch.
Um auch einen Vorläufer des „ausfahrbaren“ Langhecks und gleichzeitig das im Pressetext angesprochene „Boat-Tail-Heck“ zu zeigen, hier das Foto des Sunbeam Bluebird von 1920 mit abnehmbarer Heckspitze.
Sunbeam Bluebird V12 vor Goodwood House 2016 Foto Goodwood FOS
Wie man an unserem Ausflug in die Geschichte der „Aerodynamik des Kraftfahrzeugs“ sieht, sind die Optimierungsmaßnahmen der Concept-Studie nichts grundlegend Neues und man könnte sie mit dem Satz „Alles schon dagewesen“ leicht abtun. Das allerdings wäre leichtfertig, denn die Naturgesetze und damit auch die Gesetzte der Aerodynamik existieren unabhängig vom Vorhandensein des Automobils – siehe Vogelflug.
Was hat Mercedes also gemacht? Nun, die älteste Automobilfabrik hat mit der Technologie des 21. Jahrhunderts den Kampf gegen das unsichtbare Element fortgeführt und die am Beginn dieses Artikels geschilderten Nachteile des Langhecks durch das sensorgesteuerte Ausfahren der Heckelemente umgangen.
Geringerer Cw-Wert bedeutet geringeren Luftwiderstand, das wiederum ergibt bei gegebener Geschwindigkeit einen geringeren Spritverbrauch oder, für die Zukunft, eine größere Reichweite für das elektrisch angetriebene Fahrzeug. Nicht schlecht!
