Rüzgâr tünelinde dedektiflik çalışması

Audi RS e-tron GT'nin aerodinamik ve aeroakustik özelliklerinden sorumlu geliştirme mühendisi Dr. Kentaro Zens şunları söylüyor: "Yolda araç havanın içinden geçer. Burada, rüzgâr tünelinde ise tam tersi: Araç sabit duruyor ve biz de etrafındaki havayı mümkün olduğunca eşit bir şekilde yönlendiriyoruz. Bunun için çok çaba sarf ediyoruz. Sadece hava akışı araçla doğru bir şekilde etkileşime girdiğinde güvenebileceğimiz doğru ölçüm sonuçları elde edebiliyoruz."

Zens, operatörlerin rüzgâr tünelini düzenledikleri kontrol panellerinin yanındaki iş istasyonunda oturuyor. İlgili tüm verileri ekranlardan okuyabiliyor: Sürükleme katsayısı nedir, ön aks kaldırması ne kadar yüksektir, arka aks kaldırması ne kadar yüksektir, hangi rüzgâr hızında ve hangi kayış hızında?

Yanında Aerodinamik ve Aeroakustik Geliştirme - Araç Projeleri Başkanı Thomas Redenbach duruyor: "Rüzgar Tüneli Merkezi faaliyete geçtiğinde, aerodinamik için gerçek yol koşullarının zemin simülasyonunu bu derece sessiz aeroakustik işlevsellikle birleştiren dünya çapındaki ilk otomotiv rüzgar tüneli oldu."

Bugün rüzgâr tüneli, haftanın altı günü sabah 7.00'den akşam 10.30'a kadar iki vardiya halinde çalışıyor. Ve Dünya Çapında Uyumlaştırılmış Hafif Hizmet Araçları Test Prosedürü (WLTP) sertifikasyonu yasa koyucular tamamlandığında, kapasitesi sonuna kadar kullanıldı. Moni Islam şöyle diyor: "Bu rüzgâr tünelinin karmaşıklığı, uzun yıllardır her gün bizim için çalışan kardeş departmanımızın tam bağlılığını ve teknik uzmanlığını gerektiriyordu. WLTP değerlerinin kanıtı olarak yasa koyuculara onaylı rüzgâr tüneli verileri sunmamız gerektiğinden, rüzgar tüneli operasyonlarındaki meslektaşlarımız biz geliştiricilere günde 23 saatlik test süresi sağladılar."

Bununla birlikte, bilgisayar simülasyonları da aerodinamik gelişimde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonu, akış modellerinin analizini ve görselleştirilmesini sağlamak için hava akışını bilgisayarda yeniden üretir. Peki neden rüzgâr tünelinde zaman alıcı ve pahalı çalışmalar yapılıyor? Thomas Redenbach: "Rüzgâr tüneli bizim günlük aracımız ve aynı zamanda simülasyondan elde edilen sonuçları doğrulamamızı sağlıyor. Simülasyonları geliştirmeye devam etmek istiyoruz ve geçerli ve doğru olduklarından emin olmak için hesaplamaları test sonuçlarına göre kontrol etmemiz gerekiyor."

Yine de bilgisayar simülasyonları gittikçe daha iyi hale geliyor ve giderek daha önemli hale geliyor. Kentaro Zens şöyle diyor: "Audi RS e-tron GT ile olağanüstü büyük miktarda simülasyon çalışması yaptık - dokuz milyon CPU-saatten fazla. Araçla birlikte rüzgâr tünelinde 150 saat geçirdim ki bu hiç de fazla bir süre değil. Karşılaştırma yapmak gerekirse, Audi R8 için bu süre 600 saatti." Bu sadece Audi RS e-tron GT tasarımının kalitesini değil, aynı zamanda geliştirme sürecinin önemli ölçüde daha kısa olduğunu da gösteriyor ki Audi bu yolu gelecek modellerinde de kullanmayı hedefliyor.

Moni Islam ekliyor: "Rüzgâr tüneli ve CFD aerodinamikçi için birbirini tamamlayan iki araçtır. Rüzgâr tüneli çok hassas ve hızlıdır, dinamik geliştirme sürecinde son derece verimli çalışmamızı sağlar. Simülasyon bize inanılmaz miktarda bilgi sağlıyor ancak modellerin hazırlanması ve sonuçların analizi açısından çaba gerektiriyor. Bu iki araçtan sadece biriyle, son teknoloji aerodinamik geliştirme mümkün olmazdı."

Audi RS e-tron GT gibi elektrikli araçlar için tüm paket aerodinamik açıdan avantajlar sunmaktadır (kapalı alt gövde bunun uygulandığı yerlerden sadece bir örnektir). Ancak Moni Islam'ın departmanındaki 31 kişilik aerodinamik araç geliştirme ekibinin karşılaştığı zorluklar giderek artıyor. Kendisi amaçlarını şöyle tanımlıyor: "Sürtünme katsayısını iyileştirebildiğimiz her sayı sürüş menzilini artırıyor."

Aerodinamikçiler; araçtaki bu potansiyeli, hassasiyetleri gösteren simülasyon sonuçları aracılığıyla tespit ediyor: Şeklin X noktasında geometriyi biraz değiştirirsem, bu hava akışını ne kadar etkiler? Ve sonra İslam'ın şu şekilde tanımladığı şey başlar: "Aerodinamik aynı zamanda titiz bir dedektiflik işidir çünkü havayı göremezsiniz. Rüzgâr tünelindeki terazinin verdiği değerlere dayalı analitik bir yaklaşım kullanarak sorunu daraltmaya çalışmanız gerekir."

Mühendisler bunu başarmak için hızlı prototipleme teknolojisi ile üretilen çeşitli ek parçalarla da çalışıyor. Başlangıçta, bileşenlerin geometrilerini tanımlamak için CAD tasarımları oluşturuluyor - örneğin ön aprondaki bir hava girişi. Model yönetimindeki meslektaşlar daha sonra bu ileri teknolojiyi kullanarak birkaç tane olabilen istenen varyantları bir test bileşenine dönüştürür. Bileşenlerin farklı varyantları daha sonra araç modeli üzerinde sırayla test edilir. Ölçümler sürükleme ve kaldırma katsayılarını verir. Bu sonuçlar daha sonra simülasyon sonuçlarının geçerli olduğundan emin olmak için tam olarak aynı konfigürasyonun CFD simülasyonları ile seçici olarak karşılaştırılır.

"Bir aracın aerodinamiğinin yüzde 80'ini zamanın yüzde 20'sinde geliştirebilirsiniz. Ancak biz aerodinamiğin son yüzde 20'lik kısmına muazzam bir zaman harcıyoruz - bir dizi küçük optimizasyon adımıyla sürtünme sayılarını azaltıyoruz." diyor Thomas Redenbach ve rüzgar tünelindeki dedektiflik çalışmalarını anlatıyor. "En üst kalitede sonuçlar elde etmek için bu kadar yüksek düzeyde özveri ve ayrıntılara dikkat gerekiyor."

Peki Audi RS e-tron GT'den sorumlu aerodinamik uzmanları için bu Gran Turismo'da hava akışı açısından en zor ayrıntı neydi? Kentaro Zens bir süre düşünüyor. "Birbirine bağlı dört kanal bileşenine sahip ön apron. Hava girişlere akıyor, içerideki kapak kapanıyor ve işte sorun o zaman başlıyor. Hava her yere kaçabilir ve bunu istemezsiniz. Burada hava akışını kontrol altında tutmak ve hassas bir şekilde ayarlamak kritik önem taşıyor. Araç güvenliği, parça mühendisliği, üretim ve montajdan meslektaşlarımın hepsi benimle çalışmak zorunda olduğu için bu büyük bir ekip çalışması."

Zens ayrıca tekerlek kemeri ile etkileşim halinde olan hava perdelerinin tasarımına da özel bir atıfta bulunuyor: "Audi tasarımcılarıyla haftalık bazda yakın bir koordinasyon içindeydik. Bunun sonucunda hava perdesi etrafında ön uçtan yana doğru optimum aerodinamik geçiş sağlandı ve bu da tutarlı bir tema olarak genel tasarıma sorunsuz bir şekilde uyum sağladı. Audi RS e-tron GT ile ilgili her şeyin bir işlevi ve amacı var. Bu gerçek bir işlevsellik ve araçta gerçekten hoşuma giden bir şey."