Egyedülálló, többfunkciós aktív aerodinamikai rendszert fejlesztett a Prodrive Automotive Technology. A Prodrive, mint az eredeti alkatrészek gyártója (original equipment manufacturer – OEM), nyolc hónappal a program megkezdését követően készítette el első működőképes prototípus rendszerét a 300 kilométer/órás sebességre is képes szuperautókhoz. A rendszer kevesebb, mint másfél évvel később gyártásra is készen áll a Prodrive banbury-i székhelyén külön az ennek az előállítására létrehozott üzemmel együtt.

A rendszer egy első és hátsó működtető rendszert is alkalmaz, ezek kontrollálják az autó leszorítóerejét, lehetővé téve azt, hogy a jármű folyamatosan változtassa az aerodinamikai erőket, így tartva optimumon az autó teljesítményét. Egyedülálló, hogy a hátsó aero rendszer különböző magassági és szögpozíciókat biztosít, ami egy olyan képességet eredményez, hogy vagy növeli a leszorítóerőt az optimális kezelhetőséghez, vagy csökkenti azt a Forma-1-ben használt DRS mintájára az egyenesben futott nagyobb sebesség elérése érdekében. Az első és hátsó rendszer együttesen használható, hogy az autó leszorítóereje egyensúlyban legyen.

A komplex, multidiszciplináris megoldás megalkotása egyaránt igénybe vette a Prodrive mechanikus, elektromos és hidraulikus rendszerekkel kapcsolatos szaktudását és az idő-kritikus programokon történő munkavégzéssel kapcsolatos tapasztalatait, melyet a főbb járműgyártókkal történt együttműködés során halmozott fel a cég. „Az alkalmazás egy nagyon igényes, biztonságra kritikus rendszer” – magyarázza a Prodrive programvezetője, Peter Tibbles. „A rendszernek extrém aerodinamikai terhelésekkel szemben kell ellenállnia, gyorsan telepíthetőnek kell lennie, míg a kivitelezésre és a súlyra szűkös keret állt rendelkezésre.”

A teljesítménnyel kapcsolatos elvárások a hátsó aero rendszer esetében megkövetelték a hidraulikus működtetést, melynek nyomása több mint 100 bar, háromszorosa-négyszerese például az automatizált kézi sebességváltók rendszerének. Ugyanilyen jelentős annak szükségessége, hogy költséghatékony legyen az összes alkatrész gyártási folyamata, hogy megfizethető legyen az alacsony gyártási volumen, melynek eredményeként sok alkatrész a Prodrive saját megmunkáló központjában kerül legyártásra.

„Az alapoktól terveztük meg a teljes rendszert, kivétel ez alól néhány szabadalmaztatott szenzor és hidraulikus szelep. Az autóipari alkalmazáshoz még ezeket is jóvá kellett hagyatni” – mondja Tibbles. „A hidraulikai elemeket nehéz volt megtalálni az általános kínálatban. Az autóiparban használatos standard hidraulikai elemeknek általában nem elégséges a nyomásértéke, de a gyártási mennyiség és az időzítés kizárta a különleges alkatrészek gyártását. Az autósportban használt termékek tömeggel, időzítéssel és gyártási mennyiséggel kapcsolatos elvárásoknak kell, hogy megfeleljenek, de megfizethetetlenül drágák, az iparban megtalálható hidraulikai alkatrészek ugyanakkor megfelelnek a teljesítménnyel kapcsolatos elvárásoknak, viszont nagyok, nehezek és nem minősítettek az autóipari alkalmazásra.”

A Prodrive a saját, autóipari és autósporttal kapcsolatos mérnöki szaktudásával volt képes megoldani ezt a problémát. „Harminc éves hidraulikai tapasztalattal rendelkezünk, melyet az autósportban csiszoltunk, ez teszi lehetővé azt, hogy különleges, könnyű és nagyteljesítményű alkatrészeket hozzunk létre. Az autósportban és az autóiparban szerzett mérnöki tudásunk kombinációja biztosította, hogy olyan megoldást fejlesszünk, ami megfelel a teljesítménnyel, időzítéssel és költségekkel kapcsolatos törekvéseknek.”

Tibbles példákat is mond arra, hogy hogyan optimalizálták a technológiát különféle módokon, felhasználva különböző elemzési módokat. „A fő követelmény a nagy aerodinamikai terhelés és a biztonsági szempont, de a végeselem analízist használva biztosítottuk azt, hogy minden felesleges anyag eltávolításra kerüljön, mielőtt a késztermék létre nem jön.”

Az időzítéssel kapcsolatos kihívás egy olyan követelményt is támasztott, hogy azt a minőségi szintet biztosítsák, mely nem csak a kisszériában gyártott szuperautókra, hanem a nagy volumenű járművekre is jellemző. „A szuperautók nagy részét kevés használatra terveznek, mivel azok gyakran lesznek privát gyűjtemények darabjai, így kevés kilométert futnak” – mondja Tibbles. „Ügyfeleink az aerodinamikai rendszer strukturális integritásában és a kifáradással szembeni ellenállásában hosszú kilométereken keresztül akarnak bizalmat, ami egyenértékű az évtizedeken keresztül történő állandó használattal.”

A Prodrive ezt a kihívást szofisztikált szimulációk és analízisek alkalmazásával oldotta meg, amiket kiterjedt tartóssági tesztekkel kombináltak. A vizsgálat elvégzése magában foglalta, hogy házon belül tervezték meg és készítették el azt a tesztberendezést, mely képes volt mind az autó első, mind a hátsó részét reprezentálni. Az új aerodinamikai rendszer három teljes élettartamos vizsgálaton esett át a berendezésen, azon másfél millió kilométer autóhasználatnak megfelelő tesztet teljesített. „Az aktív aero rendszer prototípusához, valamint a tesztberendezéshez házon belül készítettük a teljes szoftvert” – árulja el Tibbles. „Hogy szimuláljuk a kísérletek során az aero terhelést, egy olyan eszközt terveztünk, ami képes volt az aero rendszeren különböző terheléseket létrehozni, lehetővé téve számunkra, hogy teljes mértékben kiértékeljük a rendszert, mielőtt az felszerelésre került volna egy autóra.”

A saját készítésű gyors prototípus rendszert, a µProteus-t alkalmazva a Prodrive hetek alatt képes volt az első fejlesztési lépések megtételére, ez támogatta az első prototípust. A hidraulikai rendszereket és a vezérléseket a MATLAB-bal együttesen szimulálták, hogy meghatározzák a rendszer konfigurációit és a vezérlési elvét. „Az aktuátor hosszú működési útja miatt kétségeink voltak a bal és a jobb oldali mechanizmus szimmetriájának fenntartásával kapcsolatban” – magyarázza Tibbles. „A szimulációk precízen megmutatták, hogy az emelőrendszernek pontos vezérlésre van szüksége, a döntésre ugyanakkor egy jóval egyszerűbb módszert tudunk használni, amivel csökkenteni lehet a hidraulikus szelepek számát és egyszerűsíteni a vezérlési feladatokat.”

Andrew

2013. december 14.