Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

K některým věcem je vývoj techniky neobyčejně krutý. Přes 18 léty to byla nezbytnost a architektonická pýcha Italů, dnes je to prakticky k ničemu.

Ferrari oslovilo v první polovině 90tých let věhlasného architekta Renza Piana, aby jeho maranellskou továrnu rozšířil o stavbu, která automobilce poslouží jako nový větrný tunel. Pro Piana to byla vzhledem k jeho stylu práce ideální zakázka - budova, která měla v jednom celku skloubit dokonale fungující stroj s úchvatným designem. Piano nepochybně uspěl, a v roce 1998 tak byla dokončena stavba, která kousek za branami fabriky Ferrari každoročně okouzluje desítky tisíc návštěvníků svým technicistním stylem.

Ferrari přišla na 10 milionů dolarů a stala se místem, kde vznikala řada závodních i silničních strojů se vzpínajícím se koníkem ve znaku. Ve špičkovém větrném tunelu byla pečlivě laděna aerodynamika, která se podílela a podílí na jejich výjimečných jízdních výkonech často definujících měřítka třídy. Tyto časy jsou ale pryč a budova už nyní prakticky jen vítá ony návštěvníky na půdě Ferrari, čemukoli jinému poslouží jen zřídka. Proč?

Testování aerodynamiky a měření odporu vzduchu sice stále je neodmyslitelnou součástí vývoje nového auta, drahé větrné tunely se ale nyní odebírají do výslužby. Nahrazují je už ryze softwarové výpočty obtékaní vzduchu kolem karoserie, které jsou přesnější, rychlejší, umí samy identifikovat a odstranit problematické prvky a především: jsou nesrovnatelně levnější.

Tyto informace přináší firma Exa, která se zabývá vývojem simulačních počítačových programů. Její software s názvem Powerflow používají mj. automobilky BMW, FCA, Ford, Honda, Jaguar Land Rover, Peugeot, Tesla či Volkswagen a široce se uplatnil např. při vývoji Jaguarů F-Pace a E-Pace. A zůstaneme-li v Anglii, prvním Jaguarem kompletně vyvinutým na počítači byl už model XE.

Stranou tohoto procesu nezůstává ani Ferrari. Její model Ferrari 488 GTB byl též plně aerodynamicky vyvinut na počítači a je trochu hořce úsměvné, že automobilka na propagačním videu věnovaném právě aerodynamice ukazuje také svůj úchvatný větrný tunel a 488 GTB jakoby v něm. Už záběry aerodynamického proudění okolo vozu jsou ale počítačové animace a je otázkou, jestli se 488 GTB v tomto tunelu vůbec někdy fyzicky ukázala - už jeho provoz je totiž velmi drahý a zkoušení auta v něm konstruktérům nepřináší žádnou novou či lepší informaci.

Je to zejména k této - ale i k dalším podobným stavbám - poněkud kruté, simulační software ale přináší takové zlevnění a současně i zlepšení vývojového procesu, že mu klasický větrný tunel rázem není schopen konkurovat - je dražší a horší. Na počítači lze otestovat celou řadu řešení a na základě výsledků simulací zvolit ta, která budou vyrobena v podobě prototypů - pokud na ně vůbec dojde. Pomocí simulací lze také předem určit, kde jsou problematická místa, která je třeba upravit. „Použití této technologie dává přesnější analýzu aerodynamiky auta ve skutečném světě a nabízí zpětnou vazbu, na základě které je možné hned vylepšit návrhy, což s tradičními metodami není možné,” uvádí Exa.

Přesnost „virtuálního větrného tunelu” je údajně ekvivalentní Cd=0,001, zatímco ve skutečném větrném tunelu je přesnost „jen” Cd=0,003. Virtuální prostředí také automobilkám může pomoci rychleji vyvinout sofistikovaná řešení, jako např. klapky k otvírání různých otvorů, které generují odpor vzduchu, ale také podvozkové profily, které snižují vztlak auta. Pachtit se s tímto na fyzických modelech vozu je zdlouhavá práce plná pokusů a omylů, na počítači totéž absolvujete za zlomek času a vydaných prostředků (Exa hovoří o 10-20 procentech nákladů ve srovnání s tradičními postupy), navíc s lepšími výsledky.

To potvrzuje i Rob Palin, který má na svědomí vývoj aerodynamiky aut u Tesla Motors. Podle něj začal aerodynamický vývoj Model S ještě konvenčními způsoby, nevedl však k očekávaným výsledkům - končil u koeficientu odporu vzduchu 0,32. Teprve poté firma začala aerodynamiku vyvíjet čistě softwarově. „Na základě ověřování a předchozích korelací s fyzickými testy jsme měli důvod věřit, že simulace Powerflow reprezentují reálnou aerodynamiku. Tento přístup se ukázal být výhodným zejména v oblastech, kde je fyzika proudění vzduchu velmi složitá, jako je zadní část vozu s komplikovanými tvary. Výsledkem je velký sedan se součinitelem odporu vzduchu 0,24,” konstatuje Palin.

Vrchní aerodynamik Tesly dodává, že výsledky byly následně ověřovány i v tradičním větrném tunelu, nepřineslo to už ale žádná zjištění, která by ovlivnila podobu vozu. Zmiňovaný Jaguar zašel v tomto ohledu ještě dále. „Už u XE jsme neprováděli žádná ověření aerodynamiky ve větrném tunelu a nepostavili jsme jediný prototyp, který by měl k tomuto účelu sloužit,” říkají Britové. V případě F-Pace a E-Pace neměl důvod na tomto postupu cokoli měnit, naopak chce celý „virtuální vývojový proces” výhledově posunout ještě dál - simulovat totiž lze nejen aerodynamiku a do roku 2020 by Britové rádi zcela eliminovali prototypovou fázi a při vývoji šli rovnou od rýsovacích prken k výrobním linkám.

Blízko tomuto stavu už je dnes zmiňovaná Tesla. Nový Model 3 se nejenže ani neopřel o aerodynamický tunel, díky simulacím zcela vynechal fázi testování prototypů a výsledkům ze softwarového vývoje věří Tesla natolik, že vynechala i zkušební fázi výroby. Americká automobilka je dnes nejblíže čistě počítačovému vývoji auta a srovnání délky jejích příprav se Škodou ukazuje, jak extrémní zrychlení celého procesu tento přístup představuje.

Ale zpět k aerodynamice. Ta je v automobilovém průmyslu důležitá už dlouho, od 20. let minulého století se některá auta navrhují s ohledem na obtékání vzduchu. Designéři si už tehdy byli vědomi, že za autem se vytváří oblast podtlaku, která táhne auto zpátky. Proti tomu bojovala auta ve tvaru kapky, např. Tatra T87.

Dnes už taková auta nevídáme, protože Wunibald Kamm přišel s „useknutou kapkou”, kterou dnes můžeme vidět na vozech jako Volkswagen XL1 nebo Toyota Prius. Tomuto designu zádě se říká Kammback a podobně jako kapkovitý tvar redukuje podtlak za autem. Všechna křidélka, zdánlivě neladící hrany a podobné věci na zádi aut, včetně běžných hatchbacků, mají za cíl vytvořit tenhle efekt, zjednodušeně řečeno.

V 80tých letech přišlo Audi 100 s koeficientem odporu vzduchu 0,30 a mezi produkčními auty to bylo průlomové číslo. Dnes je snaha dostat se u obyčejných aut, nikoliv jen specialitek jako VW XL1, pod 0,20 a 10 aut s nejnižším odporem vzduchu ukazuje, že cíl je nedaleko. Otázkou je tedy spíš „kdy”, než „jestli” se to podaří. A až se to povede, vězte, že za to můžeme vděčit počítačům. Pianova úchvatná stavba už zůstane hlavně mementem toho, jak rychle se může svět za pouhých 18 let změnit...

Aerodynamika Ferrari 488 GTB už byla vyvíjena ryze na počítači, postarala se i o její variabilní prvky

Simulace větrného tunelu je běžnou praxí i u Jaguaru, v reálnému tunelu vozy už od dob XE nevyvíjí ani vteřinu

Ani Tesla, která na poli aerodynamiky velmi boduje, nyní nepoužívá skutečný větrný tunel

Ford a koncern Volkswagen jsou další významní hráči sázející na software místo fyzického testování v tunelu

Zdroje: Exa Corp., Ferrari, Jaguar Land Rover, Tesla Motors

Marek Bednář