Огромный вентилятор в аэродинамической трубе лаборатории GM работает на полную мощность, когда дизайнеры и инженеры GM ведут эксперименты по оптимизации обтекаемости Chevrolet Volt, чтобы превратить революционный концептуальный автомобиль в серийный. Совершенствование аэродинамических качеств является решающим этапом в обеспечении задач, выполнение которых необходимо для приближения автомобиля к производственному циклу.
Группа дизайнеров, получившая сейчас свою собственную студию для разработки автомобилей с системой привода E-Flex, сотрудничает с инженерами, специалистами по аэродинамике и другим наукам, чтобы добиться эффективного использования энергии автомобилем Chevrolet Volt за счет оптимизации его обтекаемости.
«Одним из способов повышения эффективности работы любого автомобиля являются совершенные, с точки зрения аэродинамики, формы его кузова», - говорит Эд Уэлбурн, вице-президент GM по глобальному дизайну. - «Сотрудничество дизайнера и специалиста по аэродинамике может привести не только к снижению расхода топлива или увеличению запаса хода, но и к получению прекрасных по форме и разнообразных кузовов».
Фрэнк Вебер - руководитель по разработке гаммы глобальных автомобилей и главный инженер по глобальным автомобилям серии E-Flex - согласен с этим. «Запас хода Chevrolet Volt наиболее чувствителен к улучшениям его аэродинамических качеств в отличие от традиционных автомобилей, для которых в этом отношении более существенное влияние оказывает величина собственной массы».
Снижение аэродинамического сопротивления
Затраты на преодоление аэродинамического сопротивления составляют примерно 20 процентов от всей потребляемой автомобилем энергии, непосредственно влияя на его топливную экономичность. Дизайнеры GM используют весь свой накопленный опыт для снижения расхода топлива всеми автомобилями концерна. Фактически, GM предлагает автомобили, расходующие меньше топлива, чем автомобили любого другого изготовителя. Во многом это достигнуто за счет дизайна автомобилей и возможностей GM по проведению аэродинамических исследований.
Аэродинамическая лаборатория GM, расположенная в техническом центре в Уоррене, штат Мичиган, является центром экспертизы по оптимизации потоков обтекающего воздуха. Кроме топливной экономичности, аэродинамическое сопротивление или сопротивление воздуха влияет на запас хода, токсичность и динамику автомобилей. Охлаждение таких узлов, как радиаторы и тормозные механизмы, также определяется воздушными потоками. Влияют они и на возможности движения в поворотах, реагирование на боковой ветер, курсовую устойчивость и стабильность прямолинейного движения. Аэродинамическая лаборатория GM обеспечивает проверку и отработку каждой из перечисленных характеристик.
Аэродинамическое исследование начинается с физической модели, изготовленной в масштабе 1:3, на которой определяются общая форма и основные особенности автомобиля. Модель имеет тщательно проработанное пространство под днищем кузова и моторный отсек. Размещение радиатора и потоки охлаждающего воздуха в моторном отсеке определяются с помощью вычислительных газодинамических моделей. Одновременно проводятся вычисления для определения аэродинамического сопротивления альтернативных дизайнерских решений. Разработка продолжается на полномасштабных моделях с целью оптимизации формы для устранения шумов при низких скоростях обтекания. Процесс разработки завершается утверждением прототипа автомобиля на основе математического анализа и натурных испытаний.
«Я рад сообщить, что после обширных аэродинамических исследований модели Volt мы получили автомобиль, у которого коэффициент аэродинамического сопротивления на 30 процентов меньше, чем у оригинального концепта - и это еще не предел», - сказал Уэлбурн. - «Это нелегкий процесс, но настоятельно необходимый».
Аэродинамическая лаборатория GM: аэродинамическая труба
Основанная в конце 1970-х годов, аэродинамическая лаборатория была построена в ответ на нехватку в тот период топлива и введение стандартов на средний расход топлива автомобилями, выпускаемыми корпорацией (CAFÉ). Ее работа началась в 1980 году с проведения испытаний ряда серийных автомобилей, что показало преимущество аэродинамической трубы перед другими типами устройств аналогичного назначения. Все новые автомобили GM, предназначенные для североамериканского рынка, создавались при участии этой лаборатории. В настоящее время экспериментальная работа в аэродинамической лаборатории дополняется вычислительным газодинамическим анализом. Сочетание таких методов является мощным фактором повышения обтекаемости будущих автомобилей концерна GM.
Скорость встречного потока воздуха в туннеле трубы может превышать 190 км/ч. Системы получения и отображения данных в режиме реального времени измеряют силы и моменты, скорости воздушных потоков, давления, температуры и уровень шума.
Кроме того, чтобы помочь GM создать самые экономичные на сегодняшний день автомобили, испытания в аэродинамической трубе обеспечили дополнительное преимущество для гоночных автомобилей GM. Ряд финансируемых GM команд также получило выгоду от этой трубы. Это участники «Кубка Америки», автомобили с солнечными батареями Sunrayce, велогонщики, американская команда «Disabled Ski Team» и канадская команда «Alpine Ski Team».
Аэродинамическая лаборатория GM в августе отметила 26-летие начала проведения испытаний в аэродинамической трубе. Лаборатория получила первую полномасштабную автомобильную аэродинамическую трубу, построенную в Северной Америке, которая остается крупнейшей в мире, предназначенной для испытаний автомобилей.
GM и аэродинамика
Начало проведения работ GM в области аэродинамики относится к 1930-м годам, когда появились кузова, форма которых создавалась с учетом авиационного дизайна. В 1950-е и 1960-е годы концерн уделял больше внимания научным исследованиям в области аэродинамики, но в 1970-е годы в результате нехватки топлива появился спрос на автомобили меньших размеров, отличающиеся лучшей топливной экономичностью. С появлением новой тенденции в аэродинамике GM использует весь свой опыт для разработки полноразмерных пикапов, обладающих расходом топлива, сопоставимым со среднеразмерными легковыми автомобилями с кузовом седан, и следующего поколения электромобилей с увеличенным запасом хода, которое начинается с модели Chevrolet Volt.
«Сейчас мы находимся на середине нового периода аэродинамических исследований», - сказал Уэлбурн. - «Всеми нашими группами были предприняты значительные усилия по снижению расхода топлива, а сейчас - по увеличению запаса хода электромобилей в будущем».
