Toyota nedaleko za našimi hranicemi disponuje moderní továrnou, ve které sídlil její závodní tým F1, než se před rokem 2010 rozhodlo japonské vedení stáhnout. Měli pro ní přitom skvěle našlápnuto a možná by dopadli jako Brawn v roce 2009.
Monopost TF110 (více o něm včetně fotografií zde) byl již kompletně hotový, měli připravený balík s výfuky u podlahy, které foukaly horké plyny do difuzoru - což je řešení, za jehož průkopníka byl pak považován Red Bull. První čísla z aerodynamického tunelu byla velmi slibná: o 30 bodů přítlaku více než u předchozího vozu TF109, s kterým ještě minulý rok vyvíjelo pneumatik Pirelli pro letošní sezónu.
Rozsáhlé zkušenosti Toyoty z F1 neměly přijít nazmar. Nyní nabízí konzultační služby, zakázkový vývoj, testování, CFD simulace (cluster s 1200 procesory AMD Opteron 1172 na 2,8 GHz, software ProAm/STAR, EnSight) i výrobu ve svém špičkovém zařízení. Ferrari, které si letos stěžovalo na horší korelaci dat mezi svým tunelem v Maranellu a tratí, je teď v Kolíně jako doma. Svůj tunel přestavují a veškerý vývoj probíhá právě v Německu.
Toyota Motorsport tam má k dispozici dva tunely - jeden byl dostavěn v roce 2001 a druhý v roce 2007. Ty dále vylepšovala a nyní nabízí nejen špičkovou infrastrukturu, ale také velmi zkušený personál.
Letošní Ferrari F2012 v problematickém tunelu v Maranellu, který je v současné době v přestavbě (foto: Scuderia Ferrari)
V kterých oblastech došlo v poslední době v aerodynamických tunelech k pokroku?
Za poslední rok došlo k vylepšení systém pro plynulý pohyb (CMS: Continuous Motion System) a vysokorychlostní snímání dat (HSDA: High-Speed Data Acquisition) doplněné permanentní laserovou rovinnou anemometrií (PIV: Particle Image Velocimetry - více jsem o této zajímavé technologii věnoval zde) v obou tunelech.
CMS umožňuje prostřednictvím uživatelsky definovaného programu provádět za běhu změny ve světlé výšce, vybočení, rotaci podél předozadní osy, natáčení kol a individuální změny v předběžném zatížení pro plynulý pohyb po předem definované trajektorii.
Díky HSDA jsou přitom průběžně získávaná data při vysokých frekvencích. Umožňuje to realistickou analýzu, zjistit chování aerodynamiky např. v zatáčkách, při brzdění/akceleraci, při průjezdech nerovností a simulaci podmínek během jízdy, a snížení času stráveného tunelu až o 70 %, protože není třeba zastavovat tunel a přenastavovat testovaný model.
Modernizací ke splnění limitů
Nyní je díky CMS a HSDA možné testovat 24 hod denně sedm dní v týdnu v obou tunelech a přitom se vlézt do restrikcí stanovených Asociací týmů Formule 1 (FOTA). Jak to? Tradičně se model umístí do požadované pozice, změří a pozice se upraví. Pak se čeká, až se proudění vzduchu po zapnutí ventilátoru (stav wind-on) ustálí a provede se konečné měření.
Procentuální využití času stráveného v aerodynamickém tunelu při testování
(zdroj: Toyota Motorsport GmbH)
Pro každém nastavení pozice při mapování v aerodynamickém tunelu se tento proces musí opakovat. Tato technika poskytuje data pouze ve specifických bodech, bez informací mimo rámec tohoto úzkého okna.
U tradičních systémů jedno testování (wind-on) zabere 20 min, 35 min je zapotřebí pro výměnu dílů a 5 min pro údržbu a systémové kontroly. Při nepřetržitém (24/7) provozu v obou tunelech počet hodin, kdy jede ventilátor, dosáhne 114 (34 % z 336 (24*7*2) hod týdně), což je nad rámec toho, co si domluvily týmy v rámci FOTA.
U Toyoty však došlo po modernizaci k tomu, že se toho za kratší dobu (50 hod wind-on) stihne více, byť jsou změny mezi testy obsáhlejší. Díky CMS je možné ovládat pohyb současně v pěti směrech bez jakékoliv přestávky, přičemž jsou prostřednictví HSDA neustále zaznamenávána výkonová data.
Úspory času je dosaženo díky tomu, že se odstraní mnoho fází strategie řízení, zatímco zároveň získáváme výhodu v podobě zachycení dat mezi různými požadovanými stavy. Testování tedy vyžaduje nejen méně čistého provozního času (wind-on), ale zároveň poskytuje hlubší porozumění chování vozu, což obojí vede k rychlejšímu vývoji.
60% model Toyoty zavěšený během testování na vyspělém trnu (foto: Toyota Motorsport GmbH)
Technické parametry aerodynamického tunelu Toyoty
V obou tunelech lze testovat rychlostí až 70 m/s (252 km/hod, sportovní pravidla FIA ji však týmům F1 omezují jen na 50 m/s, tj. na 180 km/hod) s 60% modely, na něž z 50% přechází postupně většina týmu F1. První tunel umožňuje navíc testování s vozem plné velikosti.
Samozřejmostí je 2,4 m široká a 7 m dlouhá pohyblivá podlaha (ocelový pás se siloměry pod ním), která může běžet stejnou maximální rychlostí jako okolní vzduch, tj. 70 m/s (252 km/hod) či snímání tlaku z 512 kanálů (s přesností 7 Pa).
Toyota ve svých tunelech nabízí reprezentativní kinematiku zavěšení: dokáže aktivně zatěžovat zavěšení integrovanými push-rody a automatickým řízením. K dispozici je také automatické nastavování klapky předního křídla.
K moderním vychytávkám patří i simulace foukání z výfuků. Kompresorem se přivádí vzduch do modelu přes nosný trn (spine), na němž je model zavěšený, a zmenšeným potrubím testovaného vozu vyfukuje během měření ven, což je důležité pro zachování stejného poměru hybnosti vzduchu se skutečným autem a dosahování přesnějších výsledků.
Zkušení inženýři pak pro efektivní vývoj samozřejmě dokáží pomoci s analýzou dat a rychlou interpretací výsledků pomocí některých bezpečných a exkluzivních nástrojů.
V pokročilém aerodynamickém tunelu v Kolíně (foto: Toyota Motorsport AG)
Další technické parametry
Rozměry
- tunelu: 63 x 26x 13 m
- testovací části: 15 x 4,1 x 3,7 m
Průměr ventilátoru: 6,3 m
Výkon ventilátoru: 2,3 MW
Přesnost: +/- 0,04 %
Opakovatelnost: +/- 0,02 %
Měření vertikálních sil na kolech
- u modelu: 30 - 300 N
- u plné velikosti vpředu / vzadu: 50 - 500 kg / 70 - 700 kg
Kromě aerodynamických tunelů či CFD centra se v Kolíně nachází modelárna, dílna s 3D měřicími ZETT MESS systémy, špičkové testovací stolice, vývojové středisko pro šas, motory či elektroniku, a špičkový simulátor (hexapod na 6 hydraulických nohách), jehož pronájem stojí na půl dne jen 2 000 Eur (kolem 50 000 Kč), což je polovina částky, kterou je nutné běžně zaplatit v Británii.
Za spolupráci děkuji společnosti Toyota Motorsport GmbH.
