Pod skórą samochodu wyścigowego Forda Pikes Peak

Kiedy Romain Dumas wjechał na szczyt legendarnego Pikes Peak o długości 20,42 mili w czasie 8 minut i 53,553 sekundy, w obozie Forda panowały mieszane emocje. Z jednej strony jego Ford F-150 Lightning Supertruck ustanowił najszybszy czas w imprezie, ale z drugiej strony czas Francuza mógł być jeszcze szybszy.

Bezprecedensowa awaria czujników w systemie zarządzania baterią – gdy Dumas przelatywał przez martwą strefę w górach, co utrudniało transmisję telemetryczną na żywo na pokładzie – wymusiła zatrzymanie i szacuje się, że do ponownego wyruszenia w podróż potrzeba było 26 sekund. Tym tłumaczy się stratę 5,871 sekundy do czasu zarejestrowanego przez Dumasa w egzotycznym SuperVanie 4.2 w 2023 roku.

Jednak we wszystkich innych aspektach, mówi Sriram Packham, dyrektor ds. Formuły 1 i pojazdów elektrycznych o wysokich osiągach w Ford Performance, „z głównego punktu widzenia i z punktu widzenia uczenia się” cele zostały osiągnięte.

„Kiedy wszystko inne poszło dobrze, było to dowodem na to, jak dobre były nasze narzędzia programistyczne” – powiedział Motorsport.com kilka dni po wydarzeniu. „Było to bardzo spójne z tym, co widzieliśmy na naszych symulatorach i na podstawie wszystkich naszych metod obliczeniowych. Wszystkie te rzeczy zostały naprawdę sprawdzone i na żadnym z tych frontów nie wydarzyło się nic nieoczekiwanego. Wynik był bardzo zbliżony do tego, co myśleliśmy, że „musi”. być w oryginale, więc bardzo się z tego cieszymy.”

Pokazy pojazdów elektrycznych stanowią tylko część strategii Forda w zakresie czterokołowych sportów motorowych, obok wysiłków na rzecz rozwoju układów napędowych na potrzeby wyścigów Formuły 1 w 2026 r. z Red Bullem, wyścigów terenowych, w tym Rajdowych Mistrzostw Świata, a od 2025 r. Rajdu Dakar i jego programów z udziałem Mustanga w GT3. GT4, australijskie supersamochody i NASCAR. Celem demonstracji urządzeń elektrycznych jest przesunięcie granic technologii poza istniejące serie, w których obowiązują określone zasady, wyjaśnia Packham.

„Ten rodzaj areny elektryfikacji, która pojawiła się w ciągu ostatniej dekady, jest wciąż dość nowa i potrzebne jest miejsce, w którym można by to popchnąć do granic fizyki, a nie do arbitralnego zestawu zasad” – mówi. „Z tego punktu widzenia jest to świetne miejsce do gry, ponieważ w zasadzie nie masz zaprojektowanego sztucznego zestawu reguł.

„Dla inżynierów jest to najlepsze miejsce do nauki, ponieważ powiesz: «OK, to są twoje ograniczenia, takie same, jakie widziałeś w podręcznikach». To po prostu fizyka. «Naciskaj dalej i zdobądź nas» najlepszy wynik.’ I daje to swobodę, której nie znajdziesz nigdzie indziej. Grupa sportów motorowych zawsze projektuje według zasad, więc dla wszystkich inżynierów w tej dziedzinie był to świetny model do zabawy i robienia rzeczy. nigdy by tego nie zrobili.”

Packham uważa, że ​​nad projektem gigantycznej lekkiej ciężarówki, nad którą prace trwały od jesieni zeszłego roku, a jej okres rozwoju był krótki, pracował zespół 26 osób.

Waga

Utrzymanie niskiej masy było nie tylko głównym wyzwaniem, ale także ważnym czynnikiem, który wpływał na decyzje projektowe. Konsekwencje związane z wagą wynikające z dążenia do wyników były dla Packhama i jego zespołu „ciągłym kompromisem, nad którym trzeba stale pracować”.

„Uzyskanie większej aerodynamiki i mocy jest dość łatwe, ponieważ jest to cecha kontrolowana przez kilku ekspertów” – wyjaśnia. „Waga jest trudniejsza, ponieważ jest to rozproszona cecha, za którą dosłownie wszyscy są odpowiedzialni. Chodzi o współpracę ze wszystkimi. Czy projektujesz swoje łuki lepiej i wydajniej?”

„Gdybyśmy zainstalowali czwarty silnik w konfiguracji Pikes Peak, mielibyśmy nieco ponad 2000 koni mechanicznych, ale to o wiele więcej koni mechanicznych, niż potrzeba w symulacji”.
Śri Packama

Współczynnik masy na Pikes Peak to „najbardziej wrażliwy parametr, jaki można wziąć i zmienić, aby uzyskać czas okrążenia” – mówi Packham. W przeciwieństwie do mocy chodzenia, siły docisku i gęstości mocy, korzyści wynikające z redukcji masy ciała „nigdy nie zanikają” – mówi.

„Dla nas najważniejsza była waga, ponieważ maksymalnie wykorzystaliśmy to, na co zareagował Pikes Peak”. [on power]„Zaszliśmy więc tak daleko” – ujawnia Packham. „Ponadto aerodynamika zaczęła wymykać się spod kontroli.

„Udało nam się wynieść około 100 kg”. [compared to SuperVan 4.2]„W dużym pojeździe przełożenie jest nadal mniejsze, niż byśmy sobie tego życzyli”. Chociaż nie jest tak ciężki jak ciężarówka drogowa, „jest bardzo ciężki w porównaniu z jakimkolwiek samochodem wyścigowym” – dodaje.

Układ napędowy

Podobnie jak w przypadku SuperVana 4.2, który w zeszłym tygodniu uzyskał najszybszy czas podczas podjazdu na wzgórze podczas Festiwalu Prędkości w Goodwood, Ford zapukał do drzwi firmy STARD podczas projektowania układu napędowego Lightning SuperTruck. Austriacka firma kierowana przez byłego kierowcę Rajdowych Mistrzostw Świata Manfreda Stolla dostarczyła trzy 6-fazowe silniki UHP i ultrawydajne ogniwa litowo-polimerowe NMC (lub akumulator w żargonie laika). Daje to imponującą moc 1600 KM.

Ford zrezygnował z możliwości uzyskania większej mocy, ponieważ uznał, że niedogodność związana z wagą jest zbyt duża

Zdjęcie: Ford Performance

„Potrzebowaliśmy gotowego do wyścigów, sprawdzonego na torze układu napędowego, więc STARD sprawdził się w tej przestrzeni” – mówi Packham. „Szukaliśmy partnerów, a oni pasowali idealnie. Ich baza była solidna. Masz dobrze chłodzone akumulatory i dobrze chłodzone silniki.” „To pakiet charakteryzujący się dużą gęstością energii, którego wtedy potrzebowaliśmy i od tego czasu stale go udoskonalamy”.

Jeden silnik zamontowano z przodu, a dwa pozostałe z tyłu. Dystrybucję mocy i równowagę momentu obrotowego można łatwo regulować za pomocą pokręteł na kierownicy, co pozwala kierowcy pokonać problemy z równowagą bez konieczności zatrzymywania się i inicjowania zmiany amortyzatora lub aerodynamiki.

Packham twierdzi, że istnieje możliwość dodania czwartego silnika, tak jak miało to miejsce w przypadku SuperVana 4.2, kiedy na początku tego roku pobił rekord cyklu elektrycznego w Bathurst, jednak zdecydowano, że nie jest to konieczne w przypadku Pikes Peak ze względu na dodatkowy ciężar i zużycie akumulatora pociągałoby to za sobą – co mogłoby skutkować niższym dociskiem w wolnych zakrętach przy potencjalnie wyższej prędkości maksymalnej, którą rzadko osiąga się.

„Gdybyśmy zainstalowali czwarty silnik w konfiguracji Pikes Peak, uzyskalibyśmy nieco ponad 2000 koni mechanicznych, ale to o wiele więcej koni mechanicznych, niż potrzeba w symulacjach. Poza tym zwiększasz wagę i zużywasz więcej mocy” – mówi Packham.

Projekt i styl

„Ford znacznie przekroczył granice w porównaniu z SuperVanem 4.2” – mówi Packham, który wskazuje na prawie 30-procentowy wzrost siły docisku w Lightning SuperTruck. Złożony, trzyelementowy przedni błotnik, masywny tylny spojler i szczegółowe prace nad kanałami reflektorów i otworami wentylacyjnymi są wynikiem długich godzin — „z pewnością setek” – mówi Packham – obliczeniowej dynamiki płynów, która według Forda wytwarza 6000 funtów paliwa. docisk przy prędkości 150 mil na godzinę.

„Od października do marca w zasadzie w sposób ciągły uruchamialiśmy algorytmiczne kontrakty CFD na wszystkie nasze typy” – mówi.

Odegrały w tym rolę wnioski wyciągnięte z prac nad SuperVanem, zwłaszcza przy podejmowaniu decyzji dotyczących opakowania akumulatora i silników, co zaowocowało „lepszą powietrzną podłogą i znacznie większym dyfuzorem”. Dodaje, że „najczęściej przyglądaliśmy się wrażliwości aerodynamicznej”, a także rozważaniom dotyczącym oporu powietrza.

Packham twierdzi, że udało się uniknąć pokusy dzielenia się częściami między programami ze względu na koszty i opisuje SuperTruck jako „na razie szyty na miarę” głównie dlatego, że „przykład projektowy jest tak odmienny”.

Doświadczenia wyciągnięte z SuperVana 4.2 pomogły zaprojektować SuperTruck, który ma wyrazisty tylny dyfuzor

Zdjęcie: Ford Performance

Chęć „jak najdłuższego utrzymania czasu rozwoju” i opóźnienie rozpoczęcia testów były częściowo spowodowane brakiem miejsc zapewniających warunki testowe podobne do Pikes Peak. Po rozpoczęciu testów fizycznych samochodu w „obiektach możliwie najbardziej zbliżonych do siebie”, obejmujących wizytę na poligonach w Austrii i na Węgrzech, które „w ogóle nie odzwierciedlały tego, jak byśmy tego chcieli”, nie zaszły żadne istotne zmiany.

„Oczywiście ustawienia się zmieniły i musieliśmy dokonać drobnych poprawek w aerodynamice i dodać kilka drobnych poprawek, ale graliśmy na marginesie” – mówi Packham. „Po dotarciu na tor zmieniamy mieszankę opon, stabilizatory, wprowadzamy pewne poprawki aerodynamiczne, nic wielkiego”.

struktura

Zamiast bazować na seryjnym podwoziu F-150, Lightning SuperTruck przypomina SuperVana 4.2 swoim rurowym nadwoziem. Ważnym czynnikiem przy podejmowaniu tej decyzji była konieczność zainstalowania mocnej klatki bezpieczeństwa.

Pirelli opracowało specjalistyczne opony na wyścig Pikes Peak, ponieważ „nie są przyzwyczajeni do takiego połączenia mocy, masy i aerodynamiki” – mówi Packham.

„Zrobiliśmy demonstracje w mojej kolekcji i jest to pojazd produkcyjny z częściami wyścigowymi typu hot rod” – mówi. ” [F-150] Lightning Switchgear działa w ten sposób, że zasadniczo mamy produkcyjną ciężarówkę, ale z częściami naszego programu wyścigów terenowych i możesz wziąć udział w szybkich wyścigach pustynnych.

„Ale tu studiujesz coś innego; naciskasz na części produkcyjne i układy napędowe i badasz, co się z nimi dzieje. W ten sposób próbujemy różnych rzeczy, skupiając się bardzo na aerodynamice i tym, jak maksymalizować zużycie energii i tym podobnych rzeczach .”

Opony i hamulce

Niestandardowe opony Pirelli zostały opracowane na potrzeby wyścigów Pikes Peak i, jak mówi Packham, „zwiększają zasięg pojazdu wyścigowego w sposób, którego normalnie nie widzą, nie są przyzwyczajeni do takiego połączenia mocy, masy i aerodynamiki .” Punkt wyjścia dla ramy GT3 zastosowanej w nowym Mustangu w GT World Challenge Europe wymagał dopracowania, aby zaakceptować znacznie lepsze osiągi aerodynamiczne i większą masę.

„Dla wszystkich zaangażowanych jest to dość wyjątkowe doświadczenie” – mówi. „To ciągłe monitorowanie, a Pirelli pomaga nam w formułowaniu zaleceń dotyczących wszystkiego, od procedur rozgrzewki po najlepsze mieszanki na dany dzień, w oparciu o to, co o nich wiedzą. Dlatego stale współpracujemy z nimi, aby rozwiązać problem „co powinniśmy założyć na te rzeczy” „Ponieważ w tej chwili nie wiemy wystarczająco dużo o tym, jak te wszystkie rzeczy współdziałają z tak wyjątkowym pojazdem, a one pomagają nam to zrozumieć”.

Samochód zatrzymuje się dzięki hamulcom węglowo-ceramicznym Alcon.

Pirelli opracowało niestandardowe opony do F-150 Lightning SuperTruck

Zdjęcie: Ford Performance