نگاهی عمیق به تکامل آیرودینامیک خودروهای رالی

با تغییر قوانین مسابقه‌های رالی جهانی در سال ۲۰۱۷، اوضاع برای رانندگان و تیم‌های مهندسی مختلف تغییر کرد. زمزمه‌های تغییر قوانین از سال ۲۰۱۶ آغاز شد. چند ساعت پس از پایان مرحله‌ی آخر از رالی جهانی در فنلاند، پرسش‌های متعددی درباره‌ی آینده‌ی خودروهای رالی مطرح شد که با نگرانی و بدبینی همراه بود.

رانندگان و کمک‌رانندگان نیز درباره‌ی ترس خود از راندن خودروها سخن گفتند که بر افزایش سطح نگرانی همگان تأثیر گذاشت. بسیاری از رانندگانی که در رتبه‌های اول تا دهم قرار داشتند از ابتدای سال ۲۰۱۷ تنها نگران یک چیز بودند؛ سرعت پیچیدن. یکی از رانندگان می‌گوید:

با استفاده از باله‌های کنونی، مطمئن نیستم سال بعد هم در رالی فنلاند شرکت کنم. سرعت پیچیدن بیشتر خواهد شد، بسیار بیشتر.

گذشت زمان نشان داده بود خودروهای رالی اکنون از هر زمانی سریع‌تر هستند و داون‌فورس بیشتری تولید می‌کنند. در مسابقه‌هایی همچون کاتالونیا، عملکرد ایرودینامیکی خودروهای رالی به‌خوبی نمایان می‌شوند. در رالی سوئد فصل جاری رقابت‌های رالی جهانی، با شکایت رانندگان از کاهش تعادل آیرودینامیکی هنگام برخورد خودرو با موانع، دید بهتری از عملکرد قوانین جدید به‌دست آمد.

تام فولر، مهندس ارشد تیم تویوتا می‌گوید:

 در نسل قبلی خودروها، اگر ۵ کیلو از قطعات بدنه را از دست می‌دادید، بازهم سرعت شما بیشتر می‌شد؛ اما اگر چنین صدمه‌ای برای یکی از خودروهای فعلی به‌وجود بیاید، سرعتتان بسیار کمتر خواهد شد. میزان بیش‌فرمانی یا کم‌فرمانی خودروهای جدید کنترل‌ناپذیر است.

بهره‌گیری از تجهیزات آیرودینامیکی در مسابقه‌های رالی جهانی موضوع جدیدی نیست. هنگام برگزاری مسابقه‌های گروه B در دهه‌ی ۱۹۸۰ که دوران طلایی مسابقه‌های رالی محسوب می‌شود، از باله‌هایی استفاده می‌شد که به‌جز آن خودروها، در خودرو دیگری استفاده نشده و نخواهد شد. در بحث میزان داون‌فورس نیز، بسیاری از خودروهای امروزی توان رقابت با خودروهای گروه B را ندارند. کریس ویلیامز، مدیر تیم مهندسی رالی M-Sport، دراین‌باره می‌گوید:

شکی نیست که خودروهای گروه B در بحث چسبندگی و داون‌فورس قدرتمند بودند؛ اما شک دارم آن‌ها در آن زمان مانند امروز، دانش ایرودینامیکی دراختیار داشتند. ما بهره‌وری بیشتری داریم.

به‌طور حتم در خودروهای امروزی، قوانین بیشتری در بحث آیرودینامیکی درمقایسه‌با دوران آئودی کواترو با سپر جلو کشیده و بال عقب بزرگ وجود دارد. امروزه، از دانش آیرودینامیک در مسابقه‌های قهرمانی رالی جهانی به‌‌خوبی بهره‌برداری شده و درمقایسه‌با گذشته، دید متفاوتی در مهندسی رالی به‌وجود آمده است.

تیم‌ها با ‌استفاده از تکنیک‌های مختلف خود را با‌ مشکلات جدید وفق داده‌اند. CFD یکی از راه‌های به‌دست‌آوردن حجم عظیمی از اطلاعات است که در هر وضعیت و هر پارامتر دلخواهی انجام می‌گیرد. راه‌ دیگر استفاده از تکنیک سنّتی تونل باد برای خودروها است. تیم M-Sport یکی از تیم‌هایی است که از فناوری CFD استفاده کرده است. ویلیامز در‌این‌زمینه می‌گوید:

ما محققان آیرودینامیک نیستیم؛ بلکه مهندسان رالی هستیم؛ بنابراین، به بخش شبیه‌سازی Totalsim رفتیم. نرم‌افزار مخصوص آن‌ها همه‌چیز را بهبود می‌بخشد و نکته‌ی درخورتوجه این است که کامپیوتر تا وقتی بهترین و ایده‌آل‌ترین تنظیمات قدرت و تعادل برای خودرو را بشناسد، به‌ کارکردن خود ادامه می‌دهد.

اهمیت داده‌های ورودی مناسب به شبیه‌ساز‌های مجازی هنگامی مشخص شد که تیم فورد به مسابقه‌های رالی وارد شد. پس‌ازاینکه فورد فیستا WRC در تونل باد مخصوص تیم فورد آزمایش شد، نتایج از تغییرات اساسی در آیرودینامک خودرو حکایت می‌کردند.

ویلیامز می‌گوید:

دریافتیم برخی از قطعاتی که درنظر گرفتیم و شبیه‌سازهای CFD هم آن‌ را تأیید کرده بودند، هنگام استفاده روی بدنه‌ی خودرو نتیجه مطلوبی نداشتند. این مسئله ما را به‌ فکر فروبرد تا دیگر راه‌های موجود را جست‌وجو کنیم. نتیجه‌ی کار بسته‌ی آیرودینامیکی جدید برای قسمت عقب بود که در رالی فنلاند روی خودرو نصب شد؛ اما این بسته برای تکامل به‌ زمان احتیاج داشت. زمان دردسترس بسیار محدود بود. بعد از یک مرحله آزمایش، خودرو را به‌ فنلاند آوردیم که ایده‌آل نبود. بسته‌ی درنظر گرفته‌شده نتایجی را حاصل کرد که انتظار داشتیم؛ اما مشکل اینجا بود که سایر قسمت‌های خودرو به‌ هماهنگی و تنظیم با بسته‌ی آیرودینامیکی قسمت عقب نیاز داشتند. اکنون به این مرحله رسیده‌ایم؛ اما باید یاد می‌گرفتیم در بحث آیرودینامیکی، چگونه قطعاتی همچون ضربه‌گیر‌ها و فنرها و میل‌موج‌گیر‌ها را تنظیم کنیم.

شکی نیست خودرو یاریس WRC تیم تویوتا ازنظر ایرودینامیکی، خشمگین‌ترین خودرو حاضر در رالی جهانی بود. خودرو فولر در تونل باد با استفاده از خودرویی با مقیاس کوچک‌تر آزمایش شده بود. فولر دراین‌زمینه معتقد است:

پلتفرم اصلی تحقیقاتی ما مدلی در مقیاس کوچک‌تر بود. CFD ابزار بسیار قدرتمندی است؛ اما برای فهم و اعتبار‌سنجی داده‌ها به زمان زیادی نیاز خواهید داشت. با استفاده از مدلی با مقیاس کوچک‌تر از خودرو واقعی، در مدت کوتاه‌تری به ارتباط با خودرو پی خواهید برد.

زمان یکی از مسائل اساسی پیش‌ روی تیم تویوتا بود. دیگر تیم‌ها مشغول توسعه خودروهایشان بودند که با تویوتا رقابت کنند؛ باوجوداین، تویوتا زمان بسیار کمی داشت. فولر می‌گوید:

 یکی از عواملی که این موضوع را رقابتی‌تر می‌کرد، نبود خودرو آزمایشی بود.

افزون‌براین، فولر معتقد است:

وجود خودرو آزمایشی می‌توانست در فهم داون‌فورس و میزان دِرَگ مؤثر باشد. این همان چیزی بود که سایر تیم‌ها انجام می‌دادند؛ اما نمی‌توانستیم خودرو را براساس تئوری‌ای تنظیم کردیم که تهاجمی بود. هدف، دستیابی به‌ بیشترین قدرت ایرودینامیکی موجود بود. ما ضریب درگ به داون‌فورس بهره‌ور می‌خواستیم؛ بنابراین آن‌ را نصب کردیم و این مسئله را پذیرفتیم که از این بسته در تمامی مراحل WRC استفاده کنیم. البته ممکن بود در بعضی مسابقه‌های کُند‌تر نتوانیم از آن بیشترین بهره را ببریم.

قوانین فنی ایرودینامیکی خودروها باید در تمامی طول فصل مسابقه‌های رالی جهانی رعایت شود. در مسابقه‌های فرمول‌ یک، تیم‌ها سعی می‌کنند قطعات ایرودینامیکی خود را با دوام بیشتری نگه‌داری کنند و در تمام طول فصل از آن بهره ببرند. ویلیامز دراین‌باره می‌گوید:

این موضوع ساده است که بخواهیم مقدار زیادی از نیروی رو‌به‌پایین را تولید کنیم؛ اما می‌خواهیم قطعات با‌دوامی بسازیم که با ارتعاشات بدنه هم‌خوانی داشته باشد. زاویه‌ی پیچشی که به آن دست یافتیم، درمقایسه‌با خودروهای مسابقه‌ای خارق‌العاده است. وقتی اعداد را بررسی می‌کنیم، مهندسان ایرودینامیکی از ما می‌پرسند مطمئن‌اید ‌می‌خواهید این تنظیمات را به‌کار ببرید؟ جواب ما «بله» است و این کار را برای مدت طولانی انجام داده‌ایم. در مسابقه‌های اتومبیلرانی در مسیر‌های جاده‌ای، پلتفرم ایرودینامیکی اهمیت بسیار زیادی دارد. خودرو‌های مسابقه‌ای میزان چسبندگی سیستم تعلیق را فدای پایداری ایرودینامیکی می‌کنند. این موضوع مخصوصا در خودروهای فرمول یک بیشتر دیده می‌شود. در خودرو رالی، ما با متغیرهای متعددی سر‌وکار داریم. با وجود ارتفاع‌های متفاوت از سطح زمین، خودرو به‌صورت مداوم حرکت بالا و پایین و جانبی دارد که ناشی از زوایه پیچش زیاد است. در چنین وضعیتی، تغییر ناگهانی در ایرودینامیک خودرو می‌تواند صدمات شدیدی وارد کند. این یکی از مسائل ‌مهم جدیدی است که در رالی با آن سر‌و‌کار داریم تا بتوانیم بیشترین ایرودینامیک موجود را به‌دست آوریم و بفهمیم چگونه خودرو را تنظیم کنیم تا از پیچش‌های ناگهانی جلوگیری کنیم.

با‌وجوداینکه هیچ‌کدام از تیم‌ها درباره‌ی ارقام و ثانیه‌ها صحبت نمی‌کنند، فولر درزمینه‌ی بهبود ایرودینامیکی خودروها می‌گوید نتایج در موقعیت‌های خاص بسیار محسوس هستند. وی معتقد است:

در برخی موقعیت‌های خاص، اثربخشی عظیمی شاهد هستیم. ساده‌ترین مثال، مسابقه‌هایی همچون کاتالونیا است که با وجود آسفالت، رالی به مسابقه در پیست شباهت دارد. در اینجا، می‌توانیم تفاوت‌های موجود بین خودرو سال ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ را مشاهده کنیم. ازنظر ایرودینامیکی، تغییرات بسیار چشمگیر است و تفاوت زمانی زیادی درمقایسه‌با گذشته وجود دارد؛ اما اگر بخواهید مسابقه‌ی رالی در ولز با زمین خاکی و لغزنده و پیچ‌های فراوان را در نظر بگیرید، درآن‌صورت داستان متفاوت خواهد بود. در گذشته، مثال‌هایی دیده بودیم که کریس میکی در مسابقه‌ی رالی سال ۲۰۱۷ بال‌ عقب خود را از دست داده بود؛ اما تغییری در زمان ثبت‌شده به‌وجود نیامد. تغییرات اکنون بسیار ملموس و بسیار مهم است و و نمی‌توان آن‌ را به‌ زبان ساده توضیح داد.

تفکر قالب این است که بسته‌ی ایرودینامیکی با سرعت حدود ۱۳۰ کیلومتربرساعت و سریع‌تر کار می‌کند و میزان چسبندگی دلخواه را دراختیار می‌گذارد؛ اما مسابقه‌هایی که در آن تأثیر ایرودینامیکی دیده می‌شود، تازه آغاز شده است. باوجوداین، تاکنون تأثیرات قوانین جدید به‌وضوح دیده شده است. قسمت جلو یاریس فولر و تیم تویوتا در آغاز فصل گذشته تغییر کرد تا هوای بیشتری جریان پیدا کند و چسبندگی بهبود یابد. فولر دراین‌زمینه می‌گوید:

تمام قسمت‌های جلویی خودرو از شیشه به پایین جدید بود: سپر جدید، ورودی‌های هوای جدید، گِل‌گیر‌ها و همه‌چیز. می‌دانستیم باید خودرو را براساس قطعات تأییدشده تنظیم کنیم و فرصت کمی برای آماده‌سازی در فصل ۲۰۱۷ داشتیم.

بااین‌حال، هنوز آزادیِ‌عمل برای اعمال تغییرات به‌وسیله قطعات باقی‌مانده در هر مرحله از مسابقه‌ها وجود داشت. برای این منظور، تیم تویوتا در مرحله‌ی دوم مسابقه‌های رالی در سوئد، قطعاتی در گِل‌گیر عقب معروف به DVD holder را حذف کرد. فولر می‌گوید:

این کار را انجام دادیم؛ زیرا تمامی سطوح صاف برف و یخ را در خود ذخیره می‌کنند و باعث افزایش وزن می‌شوند. ما از این قطعات در زمین‌های گِلی استفاده می‌کنیم؛ اما برای مسابقه‌های آسفالت، باردیگر تنظیمات را تغییر می‌دهیم. این موضوع امیدوارکننده‌ای است که می‌توانیم در قسمت‌های جدیدی از خودرو تغییر ایجاد کنیم. برای سال‌ها، تمرکز خود را در تنظیم دمپرها، سیستم تعلیق، جعبه‌دنده و ازاین‌قبیل قطعات گذاشته بودیم. تمامی اعضای تیم شبانه‌روز تلاش کردند تا بتوانند تغییرات جدیدی برمبنای قوانین اعمال کنند.

دیدگاه‌های کریس میکی دربا‌ره‌ی راندن خودرو‌های جدید

یکی از مشکلات بزرگ رانندگی با خودروهای جدید آن است که یاد بگیرید چگونه به آن اعتماد کنید. اگر ترمز‌های قدرتمندی داشته باشید، مدتی طول می‌کشید تا دریابید چقدر باید ترمز را فشار دهید. اخیرا با سباستین لوب صحبت می‌کردم و او هم درباره‌ی اطمینان به‌ خودرو تأکید کرد. وقتی مشغول آزمودن خودرو و تمرین با آن هستید، مشکلی وجود ندارد؛ اما هنگامی‌که شروع به رانندگی و پریدن از سطوح می‌کنید، باید به خودرو اطمینان داشته باشید. ما به مکزیک رفتیم و در آنجا تنها یک پیچ با سرعت زیاد وجود داشت. با خود فکر می‌کردم که خودرو چسبندگی لازم را خواهد داشت یا خیر. در همان لحظه، خودرو بدون هیچ مشکلی پیچ را طی کرد. بار دوم حتی به این موضوع فکر نکردم و با حداکثر سرعت از پیچ خارج شدم.

در خودرو رالی ۲۰۱۶، همیشه باید به این مسائل فکر می‌کردید. آیرودینامیک خودروهای فعلی به‌ شما حس اطمینان می‌دهد. خودروها اکنون پایداری بیشتری درمقایسه‌با نسل قبلی دارند. از بحث‌های درباره‌ی سرعت میانگین خودروها در مسابقات سال ۲۰۱۷ ناراحت بودم؛ زیرا که خودروها اکنون در سرعت زیاد پایداری بیشتری دارند. یکی از مسائل حال حاضر، تهیه و تنظیم دقیق نقشه‌های راه با جزئیات است. شما نقشه‌ها و نکته‌های تهیه‌شده برای خودروهای سال ۲۰۱۶ را می‌بینید و درمی‌یابید با خودروهای فعلی بسیار تفاوت دارند.

فکر می‌کنم به‌همین‌دلیل است که راننده‌ای هم‌چون تیمو سونینِن در اولین حضور خود در مسابقه‌های رالی قهرمانی جهان، درمجموع مقام دوم را به‌دست می‌آورد؛ زیرا او تجربه‌ای راندن خودرو سال ۲۰۱۶ را نداشته و هیچ نقشه‌ای برای مقایسه‌ی خودروهای جدید با قدیم در ذهن ندارد. او فقط سوار می‌شود و رانندگی می‌کند. یکی از مکان‌هایی که واقعا نقش پررنگ آیرودینامیک خودروها نمایان می‌شود، مسابقه‌ی کاتالونیا است. شما در آنجا چسبندگی خارق‌العاده‌ای دارید و می‌توانید با بیشترین سرعت ممکن حرکت کنید.