Un sistema aerodinámico activo multifunción para supercoches

Un sistema aerodinámico activo multifunción para supercoches

Prodrive Automotive Technology ha desarrollado un sistema aerodinámico activo multifunción. En nombre de un OEM de vehículos para su uso en un superdeportivo de más de 200 mph, Prodrive produjo el primer sistema prototipo funcional ocho meses después de comenzar el programa. El sistema estuvo listo para la producción 18 meses después, junto con una instalación de fabricación a medida puesta en marcha en el sitio en la sede de Prodrive en Banbury.

El sistema utiliza ambos sistemas de actuación delanteros y traseros para controlar la carga aerodinámica del vehículo , proporcionando características que permiten que el vehículo modifique continuamente las fuerzas aerodinámicas para mantener un rendimiento óptimo del vehículo. Excepcionalmente, el sistema aerodinámico trasero puede ofrecer una posición variable de elevación y cabeceo , brindando la capacidad de aumentar la carga aerodinámica para un manejo óptimo o disminuir la carga aerodinámica en un modo 'DRS' estilo Fórmula 1 para una mayor velocidad en línea recta. Los sistemas delantero y trasero se pueden usar en conjunto para equilibrar la carga aerodinámica del vehículo.

“La aplicación era un sistema muy exigente y crítico para la seguridad”, explicó el gerente de programa de Prodrive, Peter Tibbles. “El sistema tenía que soportar cargas aerodinámicas extremas, cumplir con los objetivos de implementación rápida, mientras que la envoltura del empaque y el peso objetivo eran muy ajustados”.

Los requisitos de desempeño requerían el uso de accionamiento hidráulico para el sistema aerodinámico trasero , con presiones hidráulicas de más de 100 bar, tres o cuatro veces las utilizadas en algo así como un cambio de transmisión manual automatizado. Igualmente importante fue la necesidad de utilizar procesos de fabricación rentables para todas las piezas, de modo que fueran asequibles a bajos volúmenes de producción, como resultado, muchas de las piezas fueron fabricadas por el propio centro de mecanizado de Prodrive.



“Diseñamos todo el sistema desde cero, a excepción de algunos sensores y válvulas hidráulicas patentados. Incluso aquellos requerían validación para su uso en una aplicación automotriz”, explica Tibbles. “Encontrar componentes hidráulicos listos para usar adecuados fue difícil. Los componentes hidráulicos automotrices estándar generalmente tenían una clasificación de presión insuficiente y el volumen y el tiempo de producción descartaron el desarrollo de piezas a medida. Los productos para deportes de motor cumplían con las aspiraciones de peso, tiempo y volumen de producción, pero eran prohibitivamente costosos, y las piezas hidráulicas industriales cumplían con los requisitos de rendimiento, pero eran grandes, pesadas y no calificadas para aplicaciones automotrices”.

Tibbles dio ejemplos de cómo se optimizó la tecnología de varias maneras mediante el uso de diferentes técnicas analíticas. “Los soportes principales llevan cargas aerodinámicas pesadas y son críticos para la seguridad, pero mediante el uso de análisis de elementos finitos nos aseguramos de que se eliminó cualquier material excedente antes de mecanizar los artículos terminados”, explicó.

Este momento también incluyó la validación a un nivel de calidad más consistente con los vehículos de gran volumen que con los superdeportivos de bajo volumen, como describe Tibbles: “Muchos superdeportivos se validan contra un ciclo de trabajo muy liviano, ya que a menudo viven en colecciones privadas y acumulan relativamente pocas millas, ' él dijo. “Nuestro cliente quería confianza en la integridad estructural y la resistencia a la fatiga del sistema aerodinámico durante un kilometraje mucho más alto, equivalente a décadas de uso regular”.

Prodrive superó este desafío mediante el uso de simulación y análisis sofisticados, combinados con extensas pruebas de durabilidad. Las pruebas del equipo incluyeron la diseño y construcción de un banco de pruebas interno para representar tanto la parte trasera como la delantera del automóvil , sobre el cual el el sistema completó tres completos pruebas de vida útil, con un total equivalente a 1,5 millones de km de uso del vehículo. “Desarrollamos todo el software internamente para el prototipo del sistema aerodinámico activo y las plataformas de prueba”, dice Tibbles. “Para simular la carga aerodinámica en los componentes, diseñamos un equipo que podía aplicar una carga variable al sistema aerodinámico, lo que nos permitió validar completamente el sistema antes de que se instalara en un automóvil”.

Usando su sistema interno de creación rápida de prototipos, µProteus , Prodrive pudo ejecutar el primer código de desarrollo en cuestión de semanas para admitir los primeros prototipos. Los circuitos hidráulicos y los métodos de control se cosimularon en MATLAB para determinar la configuración del sistema y las estrategias de control. “Debido a la carrera larga de los actuadores de elevación, nos preocupamos por mantener la simetría entre los mecanismos del lado izquierdo y derecho”, explica Tibbles. “La simulación identificó con precisión la necesidad de un control proporcional preciso del sistema de elevación, mientras que pudimos emplear un método mucho más simple para el sistema de paso, reduciendo la cantidad de válvulas hidráulicas y simplificando la tarea de control”.