1. BMW Group
Gerhard Hofer
Dr. Norbert Grün
München
07.07.2010
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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Outline
Aerodynamic
Process
Simulation
Process
Validation
Examples
Application
Examples
Conclusion
Die Aerodynamikentwicklung
eines Rennmotorrades
der Superbike-Klasse.
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Dr. Norbert Grün
BMW Group
Haus der Technik
München, 07.-08. Juli 2010

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
 Aerodynamik-Entwicklungsprozess
 Schwerpunkte der Aerodynamik Entwicklung
 Konzeptuntersuchungen
 Rennsportentwicklung
Überblick.

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Aerodynamik Entwicklungsprozess.
Initialphase Konzeptphase Serienentwicklung
CFD
• Untersuchung und Bewertung von Konzepten
• Proportionsfindung
• Ideengenerierung
• Definition von aerodynamischen
Fahrzeugeigenschaften
• Untersuchung und Optimierung
auf Basis von CAD- und
Designmodellen
Windkanal
• Widerstand, Auftrieb
• Windschutz
• Aeroakustischen Eigenschaften
• Detailoptimierung und Erarbeitung von
Maßnahmen zur Erreichung
der aerodynamischen Zielsetzung
Fahrversuch
• Wind- und Wetterschutz
• Fahrerwärmebeaufschlagung
• Aeroakustische Eigenschaften
• Fahrzeug- und Fahrerverschmutzung
• Seitenwindverhalten
Rennsportentwicklung
65 % 30% 5%

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Schwerpunkte / Ziele in der Serienentwicklung.
Zielgrößen:
• Luftwiderstand
• Auftrieb
• Wind-/Wetterschutz
• Fahrzeugkühlung
• Fahrerwärmebeaufschlagung
• Akustischer Fahrkomfort
• Fahrzeugverschmutzung
Zieldefinition:
Auf Niveau der Wettbewerber oder
besser.
Benchmark für S1000RR:
Suzuki GSX-R 1000*
CX A: 0,31 m²
CZv A: 0,14 m²
CZh A: -0,08 m²
* Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Konzeptuntersuchungen.
Konzept
Design
FunktionKosten

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Konzeptuntersuchungen Kühlung.
Untersuchung von Kühlkonzepten unter Berücksichtigung verschiedener
Fahrwerkskonfigurationen. Als zielführend erwies sich ein konventioneller
Trapezkühler und der Einsatz einer Telegabel.
U-Kühler schräg gestellte Trapezkühler
Rechteckkühler

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Konzeptuntersuchungen Ram-Air.
Leistungssteigerung durch Ausnutzung des dynamischen Druckes
Erhöhung des Totaldruckes in der Airbox um 600 Pa 1 kW
Leistungssteigerung. Für den oben dargestellten Ansaugkanal
ergibt sich bei 280 km/h eine Leistungssteigerung von ca. 4 kW.
Gitter
Horizontale Stege
Vertikale Stege
100000
100500
101000
101500
102000
102500
103000
103500
104000
TotaldruckverlaufAnsaugkanal
Stat. Druck der
freien Anströmung
Pa
Dyn. Druck bei 280
km/h
ptot = 1350 Pa

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Konzeptuntersuchungen im Windkanal.

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Konzeptuntersuchungen im Windkanal.

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Ergebnis der Konzeptphase.
CAD-DatenCAD + Design-Daten Simulationsmodell

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
-0,020
-0,015
-0,010
-0,005
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0 0,5 1 1,5 2
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
CxA (Verteilung)
CxA (Integral)
Widerstandsverteilung.
Die roten Balken repräsentieren die Kräfte für den jeweiligen Bereich. Die Integration der
einzelnen Bereiche über die Fahrzeuglänge ergibt den Gesamtwiderstand (blaue Linie).

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Auftriebsverteilung.
-0.1070.139
Resultierende Kraftwirkungslinie
-0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010
0,03
0,23
0,43
0,63
0,83
1,03
1,23
1,43
0,00 0,10 0,20 0,30
CxA(z) Verteilung
CxA(z) Integral
-0,002
-0,001
-0,000
0,0005
0,0015
0,0025
-0,0080
-0,0060
-0,0040
-0,0020
0,0000
0,0020
0,0040
0,0060
0,0080
Cz(x)-Verteilung
Cz(x)-Integral

13. BMW Group
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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Wettbewerb.
.24
.25
.26
.27
.28
.29
.30
.31
.32
.33
.34
.35
.23
CXA
Honda
CBR 1000 RR
Yamaha
R1Suzuki
GSX-R 1000
Kawasaki
ZX-10 R Durch-
schnitt
Supersport
.36
BMW
S1000RR
Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Aerodynamik Entwicklungsprozess.
Serienentwicklung
CFD / Windkanal / Fahrversuch
• Kompromisslose Fahrzeugoptimierung auf niedrigsten CXA-Wert
• Berücksichtigung spezieller Anforderungen für den Renneinsatz
• Motorkühlung
• Bremsenkühlung
• Windschutz individuell auf Fahrer und Rennstrecke abgestimmt
Rennsportentwicklung
Serienentwicklung

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Schwerpunkte in der Rennsportentwicklung.
Zielgrößen Serienentwicklung Rennsport
Luftwiderstand  
Auftrieb  
Fahrzeugkühlung  
Windschutz  
Wetterschutz  
Fahrer-Wärmebeaufschlagung  
Akustischer Fahrkomfort  
Verschmutzung  

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Serienmotorrad vs. Rennmotorrad.
Reglement der Superbike Weltmeisterschaft
•Seriennahe Rennsportklasse
•Motorradsilhouette muss erhalten bleiben
•Änderung von Verkleidungsteilen nur bedingt erlaubt (Windschild, Vorderradkotflügel)
•Motorspoiler muss Betriebsflüssigkeiten auffangen können
•Frei wählbare Abgasanlage – kein KAT
•Entfernung nicht benötigter Bauteile (Spiegel, Blinker, Lüfter, usw.)

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Modifikationen am WM-Superbike.

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Windschilduntersuchungen.
Werte beziehen sich auf CFD-Berechnungen mit Fahrer/Dummy in liegender Position
CXA:
-3%
CXA:
-
CXA:
-4%
CXA:
-2%

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Wettbewerb.
* Werte beziehen sich auf Messungen im Aeroakustik-Windkanal von BMW mit Fahrer/Dummy in liegender Position
.24
.25
.26
.27
.28
.29
.30
.31
.32
.33
.34
.35
.23
CXA
Honda
CBR 1000 RR
Yamaha
R1Suzuki
GSX-R 1000
Kawasaki
ZX-10 R Durch-
schnitt
Supersport
.36
BMW
S1000RR
Superbike
BMW
S1000RR

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Aerodynamik-Entwicklung eines Superbikes.
Aerodynamischer Einfluss.
Vmax Berechnung inklusive mechanischem Wirkungsgrad und Rollwiderstand