آینده اتومبیلرانی؛ الکتریکی و سریعتر از فرمول یک!
آینده اتومبیلرانی؛ الکتریکی و سریعتر از فرمول یک!
به گزارش خبرگزاری برگزیده های ایران، سریعتر از فرمول یک! ابرخودرویی تمامبرقی و آیندهنگر که بر پایه اصولی شکل گرفته که پیشتر در هیچ شاخهای از مسابقات اتومبیلرانی تجربه نشده است.
خالق این پروژه هدف خود را ایجاد طرحی مفهومی بدون تکیه بر ایدههای غیرواقعبینانه یا فناوریهای عجیب و غریب قرار داده است. او معتقد است که اگر قرار است خودرویی واقعاً نوآورانه ساخته شود، باید بر اصول قابلدستیابی و فناوریهای موجود تکیه کند.
مسابقهدهندگان حرفهای بهتر از هر کسی میدانند که خودروی واقعاً سریع چه ویژگیهایی دارد. لوکاس دی گراسی، راننده مشهور و باتجربه برزیلی که سابقه حضور در فرمول یک، پیروزی در رقابت ۲۴ ساعته لمانس و حضور در تمامی مسابقات تاریخ فرمول E به غیر از یک مسابقه را در کارنامه دارد، اکنون نگاه خود را به ساخت ابرخودروی اختصاصیاش دوخته است. او تجربه چند دهه حرفهای خود را در طرح مفهومی DGR-Lola به کار گرفته؛ یک ابرخودروی برقی آیندهنگر که انتظار میرود در سالهای آینده از سطح یک ایده مفهومی فراتر رفته و به صورت محدود تولید شود؛ خودرویی که بالقوه میتواند عملکردی فراتر از فرمول یک داشته باشد.
از سال ۲۰۲۴، دی گراسی برای تیم لولا یاماها ABT در فرمول E رقابت میکند. همین همکاری با یک شرکت مهندسی مشهور بریتانیایی، یک شرکت فناوری ژاپنی و یک تیونر آلمانی به او فرصت داد تا کنجکاوی دیرینهاش را پیگیری کند: یک خودروی تکسرنشین تمامبرقی، اگر تا حدودی از محدودیتهای قوانین و مقررات آزاد باشد، تا چه اندازه میتواند سریع باشد؟
در کنار پشتیبانی لولا کارز و بخش عملیاتی سیلورستون، افراد و تیمهای دیگری نیز به او کمک کردهاند: شرکت LamTec متعلق به سباستین لامور مسئولیت طراحی CAD را بهعهده داشت، کریس پاول دیزاین کارهای تجسم و طراحی ظاهری را انجام داد و شرکت Airshaper محاسبات پیشرفته دینامیک سیالات (CFD) را بر عهده گرفت.
جستوجوی تعادل میان نیروی رو به پایین و مقاومت هوا
لوکاس دی گراسی قصد داشت خودرویی بسازد که هم در خیابانهای تنگ و باریک پیست موناکو کارآمد باشد و هم در مسیر افسانهای نوردشلایف اما پیش از هر چیز، باید دشوارترین چالش آیرودینامیکی حل میشد: یافتن نقطه تعادل میان نیروی رو به پایین و درگ آیرودینامیک. افزایش درگ، مصرف انرژی را بالا میبرد اما حذف کامل آن نیز غیرممکن است، زیرا به معنای حذف نیروی رو به پایین است که لازمه پایداری و سرعت بالا محسوب میشود. سرانجام، با آزمایشهای پیدرپی، راهحلی کارآمد به دست آمد.
تولید نیروی رو به پایین با فن
در DGR-Lola برای تولید بخش عمدهای از نیروی رو به پایین، از یک فن قدرتمند در بخش عقب استفاده شده است؛ رویکردی مشابه با نمونه مشهور Brabham BT46B.
به گفته دی گراسی، تقریباً تمام نیروی رو به پایین موردنیاز، از طریق خلأ ایجاد شده در دیفیوزرهای ورودی و خروجی تولید میشود. این شیوه راندمانی بسیار بالا دارد و اجازه میدهد خودرو ضمن حفظ برد مناسب، نیروی رو به پایین کافی برای شکستن رکوردهای فرمول یک را نیز تولید کند.
استفاده از دیفیوزر به عنوان منبع اصلی نیروی رو به پایین باعث شد نیاز به بالها تقریباً حذف شود. افزون بر این، چرخهای کاملاً پوشیده شده ضمن بهبود آیرودینامیک، ایمنی خودرو را در شرایط بارانی افزایش میدهند، زیرا پاشش آب را بدون کاهش دید از محدوده خودرو منحرف میکنند.
DGR-Lola برخلاف بسیاری از خودروهای مسابقهای فاقد رادیاتورهای جانبی است و تمام خنککاری از طریق یک ورودی بزرگ هوا در بالای سر راننده انجام میشود.
جایگذاری متفاوت باتری؛ کلید طراحی
در خودروهای فرمول E باتری پشت راننده قرار دارد و در نتیجه، معماری آنها شباهت زیادی به سیستم انتقال قدرت خودروهای فرمول یک دارد. در خودروهای برقی جادهای اما باتری زیر کف قرار میگیرد. دی گراسی نیز همین روش را برگزید و تأکید کرد که در این پروژه از بهکارگیری فناوریهای غیرواقعی مانند باتریهای حالت جامد که تا یک دهه آینده نیز احتمالاً آماده رقابت نخواهند بود، پرهیز کرده است.
در DGR-Lola، بخش زیرین بدنه بسیار جلوتر از خودروهای مسابقهای معمولی قرار گرفته است. این تغییر، فضای کافی برای جایگذاری باتری فراهم کرده، مرکز فشار را از دیفیوزر دور میکند و توزیع جرم را به مرکز خودرو نزدیکتر میسازد. این باتری از ماژولهایی با فاصله مشخص تشکیل شده و وزن و حجم آن با باتریهای رایج ۶۰ کیلوواتساعتی قابل مقایسه است.
به گفته دی گراسی، دو توربوشارژر ۳۰ کیلوواتی این مجموعه برای تولید حدود دو تن نیروی رو به پایین و جابجایی حدود ۷۰ کیلوگرم هوا کافی هستند.
آیرودینامیک کاملاً فعال؛ نیروی ثابت در تمام سرعتها
اصل کلیدی این طرح، استفاده از آیرودینامیک کاملاً فعال است. در سرعتهای پایین، جریان هوا به طور مؤثر به زیر خودرو هدایت میشود و خنککاری نیز بهبود مییابد. تفاوت اصلی این خودرو با نمونههای معمولی این است که دیفیوزر استروئیدی آنطور که دی گراسی توصیف میکند، نقش تعیینکنندهای در مسیر بازی میکند.
او توضیح میدهد که این خودرو تنها از طریق دیفیوزر حدود یک تُن نیروی رو به پایین در سرعت ۱۸۰ کیلومتر بر ساعت تولید میکند. این مقدار بسیار بیشتر از چیزی بود که انتظار داشتم. میخواستم مطمئن شوم فنها در سرعت بالا خاموش میشوند تا نیروی رو به پایین کاملاً از آیرودینامیک طبیعی حاصل شود.
به لطف این سیستم، خودرو میتواند در هر لحظه، نیروی رو به پایین ثابتی تجربه کند؛ چیزی که تاکنون در تاریخ ورزشهای موتوری دستنیافتنی بوده است. در خودروهای فرمول یک یا فرمول E، همه بخشها از سیستم تعلیق تا تایرها برای بارهای بسیار سنگین در سرعتهای بالا طراحی میشوند اما در سرعتهای کم این پتانسیل عملاً بلااستفاده میماند. تصور کنید در پیچ بسیار تند لووز در موناکو، همان نیروی رو به پایین وارد شود که در پیچهای سریعتر مانند سیکین پیسین وارد میشود؛ نتیجه، گرهگشایی از یکی از بنیادیترین محدودیتهای رانندگی در پیستهای شهری است.
این سطح از عملکرد تنها با آیرودینامیک فعال و مکش هوای زیر خودرو ممکن میشود. هرچه خودرو کندتر حرکت کند، فنها هوای بیشتری میکشند و بنابراین در هر پیچ، با هر سرعتی، خودرو نیروی حدود 3G را تجربه میکند.
در عمل، DGR-Lola در پیچهای بسیار سریع نیروی رو به پایین کمتری نسبت به یک خودروی فرمول یک دارد اما در پیچهای کمسرعت بسیار برتر عمل میکند و دقیقاً همین مزیت است که آن را در مجموع سریعتر میسازد، بیآنکه ایمنی قربانی شود.
عملکردی فراتر از فرمول یک؟
بر اساس گفتههای سازنده، این خودروی تمامبرقی با سامانه چهارچرخ محرک و مجموع قدرت ۸۰۵ اسببخار قادر است پیست گرندپری موناکو را ۱۱ ثانیه سریعتر از یک خودروی فرمول یک طی کند. هرچند این عدد با بهبود فناوری باتری و کاهش وزن قابل تغییر است. با شرایط فعلی، اختلاف زمان آن نسبت به خودروهای فرمول یک حدود ۴.۳ ثانیه در هر دور برآورد شده است.
با توجه به ظرفیت باتری ۶۰ کیلووات ساعتی، این خودرو میتواند سرعت تعیین خط فرمول یک را تا ۱۲ دور و سرعت مسابقه را برای ۱۵ تا ۲۰ دور حفظ کند. وزن باتری حدود ۴۰۰ کیلوگرم است و از چهار ماژول تشکیل شده که میتوان آنها را برای کاهش وزن در تعیین خط یا مسابقه حذف یا جایگزین کرد.
یک مفهوم الهامبخش که در حال تبدیلشدن به واقعیت است
دی گراسی میگوید بیش از صد ساعت از زمان آزاد خود را صرف توسعه این پروژه کرده است. او میگوید این خودرو در حال حاضر صرفاً یک مفهوم الهامبخش است اما قصد دارد طی دو سال آینده نمونه واقعی آن را بسازد و در شرایط عملی آزمایش کند.
او تأکید میکند: این پروژه به فیزیک، مواد و راهحلهای مهندسی واقعگرایانه نیاز دارد. میتوانستم ادعا کنم باتری در اندازه یک جعبه کفش دارم که ۱۰۰ کیلو وات ساعت ظرفیت دارد اما این غیرواقعی است؛ چنین فناوری وجود ندارد. بنابراین، همه قطعههای مورد استفاده در این پروژه در حال حاضر قابل تولید هستند و هیچ عنصر غیرعملی یا عجیب در آن به کار نرفته است.
دی گراسی همچنین خاطرنشان میکند: این پروژه دیدگاه شخصی من درباره آینده خودروهای مسابقهای است. لولا با تجربه گسترده، فناوریهای نو و تیم جدیدش شریک ایدهآلی برای تحقق این ایدهها بود. چرا که نه؟
او حتی احتمال میدهد که اگر شرکتها یا تیمهای مسابقهای به این ایدهها علاقمند شوند، نوآوریهای DGR-Lola در آینده در خودروهای مسابقهای از جمله خودروهای ۲۴ ساعته لمانس مورد استفاده قرار گیرد.
/