五吨推力
任何想参加F1比赛的车队,都在不断改进赛车,为下一场比赛寻找最佳设置。从2026年起,索伯将成为奥迪车队,参加F1锦标赛。目前,这支瑞士赛车专家队伍隶属于阿尔法罗密欧F1车队。为了确定最佳的空气动力学设置,他们在离瑞士苏黎世不远的欣维尔有自己的风洞。
这座钢结构设施为封闭环路,全长140米。在内部,一台3000千瓦涡轮机可产生高达五吨的推力。这股人造风流经栅格和蜂窝等整流元件,被转化为均匀气流,引入测试仓。测试仓内,气流推挤模型赛车的外壳,模拟实际比赛时的阻力情况。“根据规则,我们不能测试实际比赛用车”,索伯车队风洞负责人Peter Herrsche谢解释说,“但使用模型也有明显优势,因为它让我们可以更灵活、高效地工作。与实车不同,模型内还有足够空间放置我们需要的测量仪器,以获取测试详情。”
模型车是实车尺寸的60%,长度约三米。在风洞里,它立在,或者说“移动”在“滚动路面”上。这是一条移动的仿赛道表面——据专家透露极为昂贵,最高运行时速可达300公里/小时。精密的运动系统可以确保模型车模拟赛车在赛道上进行的各种机动操作,包括加速、刹车、转弯和漂移。涡轮机提供与滚动道路速度相对应的逆风。空气动力学产生的下压力作用于轮胎。车身受到的阻力与实际比赛中一致——例如,转弯和直道上的表现迥然不同。
测量仪器加“屁股计”
高达350个动压探头测量点记录模型表面上的压力分布。特制量表测量轮胎、前翼和尾翼的受力。在一个持续15-20分钟的测试序列中,可测试高达70项参数,如翼面的位置或底盘行为。还可模拟满油箱和空油箱以及新胎和旧胎等变量。
此外,空气动力学工程师与赛车队在赛道训练中实时交流信息。虽然车手自己的“屁股计”无法提供准确数据,但它提供了找寻最佳设置的关键信息。“车手坐镇驾驶席,所以最终赛车需要以最适合他的方式运行”,风洞经理强调。因此他的反馈也是我们的重要变量。”
目标是使阻力最小化,下压力分布尽可能均匀,适用于各种驾驶操作和所有想象中的情况。“可把赛车想象成一副天平”,Peter Herrsche描述了测试的特殊难点之一,“刹车时,车头会下沉,阻力效应相应改变。与此同时,车底离地极近,模型比实车还低40%,但是绝不能触及滚动路面。在规定的测试速度下,这将对模型和滚动带造成巨大损坏。我们必须能够动态地控制模型的俯仰运动,精确到半毫米。”
解决技术问题毫无余地
这意味着翼面的调整精度必须达到0.1毫米。这就是FAULHABER电机的用武之地。每次测试需要8个驱动器。6个用于移动固定和控制元件,2个控制翼面角度。在模型内空间特别局限处,使用直流无刷电机1226...B系列。在更宽裕空间内,则使用带有MCBL3002运动控制器的较大的2264…BP 4型号。
这些驱动器以极小体积提供必要转矩,即使受限空间也可安装。为调节模型与风洞顶的固定,索伯使用了FAULHABER产品系列中最强大的无刷电机:4490...B型,也配有运动控制器,为MCBL3006系列。
驱动器的精度是索伯的首要需求。其次是耐用性和可靠性,正如Peter Herrsche强调的:一方面,规则限制了风洞测试的持续时间。同时,在F1赛季中,我们需要为赛车准备的下一场比赛总是迫在眉睫。我们分分秒秒都不能浪费——所用技术必须100%可靠。多年来,FAULHABER的电机帮助我们做到了这一点,我们对此非常满意。”