Symonds o testovacích technologiích: Kielovy trubice, důležitý tvar pneumatik, omezení standardizovanou ECU

Při testech jsme pozorovali na vozech mnoho podivných doplňků, které během závodních víkendů nevídáváme. O co šlo?Pat Symonds: Během závodního víkendu můžeme s dodatečným vybavením a čidly jezdit během pátku, musí ale zůstat v rámci hranic daných pravidly pro výšku, šířku a přečnívání karosérie. Tato omezení při testech neplatí, a tak používáme čidla, která by jinak byla ilegální.

Nejviditelnějšími testovacími kousky jsou aerodynamické vidlice, které se používají pro pochopení proudění opouštějícího karosérii a tvořícího složité vírové struktury kolem auta. Tato zařízení se skládají z pole senzorů nazývaných Kielovy trubice, jež jsou maticovým způsobem připojené příslušenství, které je namontované na voze.

Měří celkový tlak vzduchu, s kterým přijdou do kontaktu. Měření celkového tlaku  je prostředek odvození rychlosti vzduchu. Když pochopíme rychlost a směr vzduchu kolem auta, pak můžeme porozumět zkrouceným vírům, které jsou pro výkonnost zásadní.

Jak přesná jsou tato měření?PS: Samotný akt měření v podstatě mění stav čehokoliv, co se snažíte měřit. To je někdy známo jako "efekt pozorovatele." Tyto senzory nejsou výjimkou. Jejich přítomnost ovlivňuje proudění kolem nich. Proto musíme vyvážet potřebu přesnosti s potřebou dosáhnout nízké interference, čehož dosahujeme díky tomu, že máme minimum senzorů.

Vidlice s Kielovými trubicemi, které jsou na vstupu na rozdíl od těch Pitotových stíněné,proto jsou méně citlivé úhel stáčení monopostu (foto: Ferrari)

K tomu určitě slouží aerodynamický tunel.PS: Ano, a většina toho, co děláme, slouží ke korelaci průtokových struktur v aerodynamickém tunelu a počítačovou dynamikou tekutin (CFD) s měřeními na dráze. V aerodynamickém tunelu použijeme zmenšené verze těchto polí se senzory a pozorujeme, zda získáváme podobné výsledky, které jsme naměřili na autě.

Jaké další neobvyklé senzory se používají?PS: Na konci roku 2014 jsme testovali pneumatiky pro sezónu 2015 a kromě subjektivního hodnocení pilotů ohledně vlivu pneumatik na řízení jsme potřebovali poznat skutečný provozní tvar pneumatik.

To jsme dělali prostřednictvím zařízení s laserovým skenerem, který byl namontován na těhlici. Laser osvětloval bočnici pneumatiky. Kamera vedle něj během kola zaznamenávala laserovou čáru, takže jsme mohli měřit deformaci tvaru bočnice pneumatiky v podmínkách skutečné zátěže.

Proč je tvar pneumatiky tak důležitý?PS: Pokud bychom dokázali utěsnit mezeru mezi pneumatikou a difuzorem, pak bychom mohli ohromně zvýšit výkonnost. O tom byly výfukové difuzory před rokem 2014. Snažili jsme se využít proudění z výfuku o vysoké energii, abychom ze vzduchu vytvořili stěnu, která by oddělovala špinavý vzduch vycházející z boku pneumatiky od čistého proudění difuzoru.

Kamerka v aerodynamickém krytu na nose McLarenu MP4-30 je nasměrována na okrajpředního křídla - během jízdy měří jeho flexibilitu a kroucení (foto: McLaren)

Říká se, že nikdy nedokážete na vynález zapomenout, proto stále trávíme hodně času snahou o porozumění poli proudění v této oblasti. Základem toho je neustále se měnící tvar bočnice pneumatiky. Laserové skenování nám ukazuje, jak se tento tvar mění, a umožňuje nám vybrat si různé tvary pro simulaci v aerodynamickém tunelu a při CFD testování.

Narušuje jednotná elektronická řídicí jednotka (ECU) vaše testování?PS: Může, protože má omezený počet vstupů pro čidla a paměť. Během testování ale často jezdíme s dalším logovacím zařízením pro data - to nám umožňuje zaznamenávat dodatečné vstupy a vzorkovat je mnohem vyšší frekvencí.

Nepředstavuje jízda s veškerým tím dalším vybavením nějaké nebezpečí?PS: Ne. I když nás při testech FIA nekontroluje, všichni jsme zodpovědnými inženýry a vynakládáme to nejlepší úsilí, aby na voze bylo všechno bezpečné, byť to nasadíme jen dočasně.

Je tedy veškeré to vybavení o korelaci?PS: Korelace výsledků na dráze s experimentálními technikami je zásadní. Testování nám poskytuje vzácnou možnost pro porovnání našich výsledků se skutečným životem.

Pravá strana Mercedesu pokryta flow-visem odhaluje prouděnípřilehlé k boční části vozu W06 Hybrid (foto: Pirelli)

Nahrazují tato zařízení vizualizační olej (flow-viz) nebo dokonce trsy vlny, které se kdysi používaly?PS: Z velké části ano. Existuje ale rozdíl v tom, že vidlice měří a vizualizují proudění, jakmile se odtrhne od povrchu, zatímco flow-vis nátěr nám umožňuje zachytit přilehlé proudění. Obojí je potřeba pro to, abychom pochopili celkový obrázek.

Existuje něco, co měřit nemůžete?PS: Nejtěžší věcí pro měření je přítlak a odpor. Nemáme vůbec žádné přímé prostředky pro měření odporu, takže ho odvozujeme z měření krouticího momentu motoru při konstantní rychlostí, kdy se snažíme odpočítat neaerodynamický odpory, nebo necháme vůz volně se pohybovat určitou rychlostí, a pak se přijít na to, jak aerodynamický odpor přispívá k výslednému zpomalení.

Stejně náročné je měření přítlaku. Máme zátěžové buňky v push a pull-rodech, ale ty neměří jen přítlak, který konstantně roste s rychlostí, ale i přenosy hmotnosti v zatáčkách, při brzdění a zrychlování. Snažíme se to oddělit, ale není to jednoduché.

Dalším problémem při měření přítlaku přes senzory umístěné na šasi je to, že velkou část našeho celkového přítlaku vytvářejí četná křidélka na brzdových kanálcích. Ty produkují tlak přímo na těhlici a pneumatiku, proto nejsou rozpoznatelná zátěžovou buňkou v pushrodu.

 

Shrnutí letošních testů v Jerezu najdete zde, fotogalerii zde.