Ένα πολυλειτουργικό ενεργό αεροδυναμικό σύστημα για supercar

Ένα πολυλειτουργικό ενεργό αεροδυναμικό σύστημα για supercar

Ένα ενεργό αεροδυναμικό σύστημα πολλαπλών λειτουργιών έχει αναπτυχθεί από την Prodrive Automotive Technology. Για λογαριασμό ενός OEM οχήματος για χρήση σε ένα υπεραυτοκίνητο 200+mph, η Prodrive παρήγαγε το πρώτο λειτουργικό πρωτότυπο σύστημα οκτώ μήνες μετά την έναρξη του προγράμματος. Το σύστημα ήταν έτοιμο για παραγωγή 18 μήνες αργότερα, μαζί με μια ειδική μονάδα παραγωγής που τέθηκε σε λειτουργία επί τόπου στα κεντρικά γραφεία της Prodrive στο Banbury.

Το σύστημα χρησιμοποιεί και τα δύο εμπρός και πίσω συστήματα ενεργοποίησης για τον έλεγχο της κάτω δύναμης του οχήματος , παρέχοντας χαρακτηριστικά που επιτρέπουν στο όχημα να τροποποιεί συνεχώς αεροδυναμικές δυνάμεις για να διατηρεί τη βέλτιστη απόδοση του οχήματος. Μοναδικά, το πίσω αεροσύστημα είναι σε θέση να προσφέρει α μεταβλητή θέση ανύψωσης και βήματος , παρέχοντας τη δυνατότητα αύξησης της κάτω δύναμης για βέλτιστο χειρισμό ή μείωσης της κάτω δύναμης σε λειτουργία «DRS» τύπου Formula 1 για υψηλότερη ταχύτητα ευθείας γραμμής. Το μπροστινό και το πίσω σύστημα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό για την εξισορρόπηση της κάτω δύναμης του οχήματος.

«Η εφαρμογή ήταν ένα πολύ απαιτητικό, κρίσιμο σύστημα για την ασφάλεια», εξήγησε ο διευθυντής προγράμματος της Prodrive, Peter Tibbles. «Το σύστημα έπρεπε να αντέξει ακραία αεροδυναμικά φορτία, να επιτύχει στόχους ταχείας ανάπτυξης, ενώ ο φάκελος συσκευασίας και ο στόχος βάρους ήταν πολύ σφιχτά».

Οι απαιτήσεις απόδοσης απαιτούσαν τη χρήση του υδραυλική ενεργοποίηση για το πίσω σύστημα αεροσκαφών , με υδραυλικές πιέσεις άνω των 100 bar, τρεις ή τέσσερις φορές αυτές που χρησιμοποιούνται σε κάτι σαν αυτόματο χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων. Εξίσου σημαντική ήταν η ανάγκη χρήσης οικονομικών διαδικασιών κατασκευής για όλα τα εξαρτήματα, έτσι ώστε να είναι προσιτά σε χαμηλούς όγκους παραγωγής, με αποτέλεσμα πολλά από τα εξαρτήματα να κατασκευάζονται από το εσωτερικό κέντρο κατεργασίας της Prodrive.



«Σχεδιάσαμε ολόκληρο το σύστημα από την αρχή, εκτός από ορισμένους ιδιόκτητους αισθητήρες και υδραυλικές βαλβίδες. Ακόμη και εκείνα που απαιτούν επικύρωση για χρήση σε μια εφαρμογή αυτοκινήτου», εξηγεί ο Tibbles. «Η εύρεση κατάλληλων υδραυλικών εξαρτημάτων από το ράφι ήταν δύσκολη. Τα τυπικά υδραυλικά εξαρτήματα αυτοκινήτων είχαν γενικά ανεπαρκή ονομαστική πίεση και ο όγκος παραγωγής και ο χρονισμός απέκλεισαν την ανάπτυξη εξαρτημάτων κατά παραγγελία. Τα προϊόντα μηχανοκίνητου αθλητισμού ανταποκρίνονταν στις προσδοκίες βάρους, χρονισμού και όγκου παραγωγής, αλλά ήταν απαγορευτικά ακριβά, και τα βιομηχανικά υδραυλικά εξαρτήματα πληρούσαν τις απαιτήσεις απόδοσης, αλλά ήταν μεγάλα, βαριά και δεν πληρούσαν τις προϋποθέσεις για εφαρμογές αυτοκινήτων.

Ο Tibbles έδωσε παραδείγματα για το πώς η τεχνολογία βελτιστοποιήθηκε με διάφορους τρόπους χρησιμοποιώντας διαφορετικές αναλυτικές τεχνικές. «Οι κύριοι βραχίονες μεταφέρουν βαριά αεροδυναμικά φορτία και είναι κρίσιμοι για την ασφάλεια, αλλά με τη χρήση ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων εξασφαλίσαμε ότι τυχόν πλεονάζον υλικό εξαλείφθηκε πριν από την επεξεργασία των τελικών αντικειμένων», εξήγησε.

Αυτός ο συγχρονισμός περιελάμβανε επίσης επικύρωση σε ένα επίπεδο ποιότητας πιο συνεπές με οχήματα μεγάλου όγκου παρά με υπεραυτοκίνητα χαμηλού όγκου, όπως περιγράφει ο Tibbles: «Πολλά υπεραυτοκίνητα επικυρώνονται έναντι ενός πολύ ελαφρού κύκλου λειτουργίας, καθώς συχνά ζουν σε ιδιωτικές συλλογές και συσσωρεύουν σχετικά λίγα μίλια. ' αυτός είπε. «Ο πελάτης μας ήθελε εμπιστοσύνη στη δομική ακεραιότητα και την αντοχή στην κόπωση του αεροδυναμικού συστήματος για πολύ υψηλότερα χιλιόμετρα, ισοδύναμα με δεκαετίες τακτικής χρήσης».

Η Prodrive ανταποκρίθηκε σε αυτήν την πρόκληση χρησιμοποιώντας εξελιγμένη προσομοίωση και ανάλυση, σε συνδυασμό με εκτεταμένες δοκιμές αντοχής. Η δοκιμή εξοπλισμού περιλάμβανε το σχεδιασμός και κατασκευή μιας εσωτερικής εξέδρας δοκιμών για να αντιπροσωπεύει τόσο το πίσω όσο και το μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου , στην οποία η σύστημα ολοκληρώθηκε τρία πλήρη δοκιμές διάρκειας ζωής, με συνολική χρήση οχήματος ισοδύναμου 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων. «Αναπτύξαμε όλο το λογισμικό εσωτερικά για το πρωτότυπο σύστημα ενεργού αεροσκάφους και τις εξέδρες δοκιμών», λέει ο Tibbles. «Για την προσομοίωση της αεροφόρτωσης στα εξαρτήματα, σχεδιάσαμε μια εξέδρα που ήταν σε θέση να εφαρμόσει ένα μεταβλητό φορτίο στο σύστημα αεροσκαφών, επιτρέποντάς μας να επικυρώσουμε πλήρως το σύστημα προτού τοποθετηθεί ποτέ σε αυτοκίνητο».

Χρησιμοποιώντας το εσωτερικό σύστημα ταχείας πρωτοτυποποίησης, μProteus , η Prodrive μπόρεσε να έχει τον πρώτο κώδικα ανάπτυξης που εκτελείται εντός εβδομάδων για να υποστηρίξει τα πρώτα πρωτότυπα. Τα υδραυλικά κυκλώματα και οι μέθοδοι ελέγχου συν-προσομοιώθηκαν στο MATLAB για να καθοριστούν οι στρατηγικές διαμόρφωσης και ελέγχου του συστήματος. «Λόγω της μεγάλης διαδρομής των ενεργοποιητών ανύψωσης, μας απασχολούσε η διατήρηση της συμμετρίας μεταξύ των μηχανισμών της αριστερής και της δεξιάς πλευράς», εξηγεί ο Tibbles. «Η προσομοίωση εντόπισε με ακρίβεια την ανάγκη για ακριβή αναλογικό έλεγχο του συστήματος ανύψωσης, ενώ θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε μια πολύ απλούστερη μέθοδο για το σύστημα βήματος, μειώνοντας την ποσότητα των υδραυλικών βαλβίδων και απλοποιώντας το έργο ελέγχου».