Volkswagen ID.7 με πρωταγωνίστρια την αεροδυναμική

Το ID.7 είναι το πρώτο ηλεκτρικό μοντέλο της Volkswagen της μεσαίας κατηγορίας. Με αυτονομία έως και 700 χιλιόμετρα (WLTP), η λιμουζίνα της Volkswagen είναι (σύμφωνα με τους Γερμανούς) πρωταθλήτρια σε ενεργειακή απόδοση. Εκτός από τη νέα γενιά ηλεκτρικού κινητήρα, η εξελιγμένη αεροδυναμική συμβάλλει στη μεγάλη αυτονομία του μεγάλου μοντέλου. Το αεροδυναμικά σχεδιασμένο βασικό σχήμα, ο χαμηλός αεροδυναμικός συντελεστής οπισθέλκουσας (Cd) 0,23 και η μετωπική επιφάνεια 2,46 m2 είναι αποτέλεσμα στενής συνεργασίας των τμημάτων Σχεδιασμού και Ανάπτυξης.

Πόσο επηρεάζει η αεροδυναμική

Σε λιμουζίνες όπως το ID.7, το σχήμα του αμαξώματος αντιπροσωπεύει περίπου το 50% της τιμής του Cd. Οι τροχοί και τα ελαστικά επηρεάζουν περίπου το 30%, το δάπεδο 10% και τα λειτουργικά ανοίγματα στο μπροστινό άκρο του οχήματος μέσω των οποίων ο αέρας ρέει προς το ψυγείο, για παράδειγμα, επίσης 10%. Το γεγονός ότι το νέο ID.7 είναι το πιο αεροδυναμικό ID. μοντέλο μέχρι στιγμής μπορεί να φανεί με την πρώτη ματιά κοιτάζοντας τη σιλουέτα του οχήματος, το οποίο έχει μήκος σχεδόν πέντε μέτρα. Ο σχεδιαστής της Volkswagen, Daniel Scharfschwerdt, ανέφερε: «Κατά τον σχεδιασμό του ID.7, δόθηκε μεγαλύτερη έμφαση στην αεροδυναμική από ό,τι για οποιοδήποτε άλλο μοντέλο. Αυτό φαίνεται στο χαμηλό μπροστινό άκρο, τη ρέουσα μετάβαση στο καπό και το “γρήγορο” παρμπρίζ. Η οροφή που θυμίζει κουπέ και το κωνικό πίσω άκρο είναι επίσης σχεδιασμένα για ιδανικές αεροδυναμικές επιδόσεις.»

Ακόμη και στα πρώτα στάδια ανάπτυξης, αφιερώθηκε πολύς χρόνος και δουλειά στον εξωτερικό σχεδιασμό, καθώς και στο κάτω μέρος του αμαξώματος, τους τροχούς και άλλες λεπτές λεπτομέρειες. Προϋπόθεση για βέλτιστα αποτελέσματα είναι η στενή συνεργασία μεταξύ προγραμματιστών και σχεδιαστών. Ο Stephan Lansmann, Μηχανικός Έργου υπεύθυνος για την αεροδυναμική του ID.7, σχολίασε: «Προσπαθούμε για ιδανικές λύσεις σε μια επαναληπτική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει τακτική διαβούλευση μεταξύ των τμημάτων Ανάπτυξης και Σχεδιασμού. Υπάρχουν πολλά μικρά βήματα εδώ που αποδίδουν στο τέλος. Πολυάριθμες προσομοιώσεις στον υπολογιστή για τον υπολογισμό της ροής συμπληρώνονται από δοκιμές σε αεροδυναμική σήραγγα ως μέρος αυτής της διαδικασίας.»

Τα αεροδυναμικά δυνατά σημεία του ID.7

Το κάτω μέρος του αμαξώματος του ID.7 είναι σχεδόν τελείως κλειστό. Αυτό συμπληρώνεται από νέες αεροτομές στους μπροστινούς τροχούς. Αυτά οδηγούν τον αέρα κατά μήκος των τροχών κάτω από το όχημα με ελάχιστες αναταράξεις. Οι «αεροκουρτίνες» στα πλάγια του μπροστινού προφυλακτήρα κατευθύνουν τον αέρα γύρω από το μπροστινό άκρο του οχήματος επίσης με ελάχιστη απώλεια. Τα διογκωμένα πλαϊνά μαρσπιέ εμποδίζουν τη ροή του αέρα στο κάτω μέρος του αμαξώματος και προστατεύουν τα πίσω ελαστικά από τον αέρα που ρέει προς αυτά. Επιπλέον, μικρά σπόιλερ και πάνελ καθοδηγούν τη ροή του αέρα στο κάτω μέρος του αμαξώματος.

«Στα ηλεκτρικά οχήματα, οι τροχοί συμβάλλουν περισσότερο στην καλή αεροδυναμική, και ως εκ τούτου εστιάσαμε ιδιαίτερα σε αυτούς», είπε ο Lansmann. «Όταν σχεδιάζαμε τις ζάντες των τροχών, η κύρια εστίαση ήταν στην αεροδυναμική, την οποία έπρεπε επίσης να ταιριάξουμε με τις απαιτήσεις ψύξης των φρένων», εξήγησε ο ειδικός. «Οι ζάντες των τροχών που καταλήξαμε είναι πιο κλειστές και επομένως έχουν ιδιαίτερα καλές αεροδυναμικές ιδιότητες». Χρησιμοποιήθηκαν επίσης προσομοιώσεις ροής κατά το σχεδιασμό των καμπυλών των ελαστικών. Αυτό σήμαινε ότι ήταν ήδη δυνατή η βελτιστοποίηση παραλλαγών με λιγότερο καλή αεροδυναμική συμπεριφορά κατά τη διάρκεια της αρχικής φάσης.

Επίσης λήφθηκαν υπόψη και άλλοι τομείς στη διαδικασία ολιστικής αεροδυναμικής ανάπτυξης. Αυτοί περιλαμβάνουν τα λειτουργικά ανοίγματα στο μπροστινό μέρος, για παράδειγμα, μέσω των οποίων ο αέρας ρέει προς το ψυγείο. Στο ID.7, η ροή του αέρα ελέγχεται ενεργά από μία “κουρτίνα” ψυγείου προκειμένου να μειωθεί η οπισθέλκουσα. Αυτή η ηλεκτρική κουρτίνα ανοίγει μόνο όταν απαιτείται στοχευμένη ψύξη του ηλεκτρικού κινητήριου συστήματος και της μπαταρίας. Στο πίσω μέρος, η υψηλή αεροδυναμική διασφαλίζεται από την ιδανικά διαμορφωμένη πίσω πόρτα και τη σχεδίαση του διαχύτη και των πλευρικών διαχωριστικών άκρων.

Από τον υπολογιστή στην αεροδυναμική σήραγγα

Η αρχική εστίαση είναι στις προσομοιώσεις στον υπολογιστή. «Η εργασία πραγματοποιείται ουσιαστικά μόνο κατά τη διάρκεια του πρώτου χρόνου ανάπτυξης, με ενημερώσεις περίπου κάθε δύο εβδομάδες», ανέφερε ο Lansmann. Η ομάδα σχεδιασμού παρέχει δεδομένα CAD (Computer-Aided Design). Στη συνέχεια, αρκετές χιλιάδες επεξεργαστές υπολογίζουν τις τιμές ροής αέρα, επίσης για πολλές λεπτομέρειες όπως οι χωνευτές στο αμάξωμα λαβές των θυρών και οι αεροδυναμικά σχεδιασμένοι καθρέφτες του ID.7. «Πηγαίνουμε στην αεροδυναμική σήραγγα μόνο όταν ο σχεδιασμός έχει φτάσει στο σημείο που θέλουμε. Αυτό μπορεί να πάρει ενάμιση χρόνο από την έναρξη της ανάπτυξης», συμπλήρωσε ο μηχανικός ανάπτυξης.

Η ομάδα χρησιμοποίησε πήλινα μοντέλα της Volkswagen σε κλίμακα 1:1 του ID.7 στην αεροδυναμική σήραγγα. Τα νέα ευρήματα υλοποιούνται στο μοντέλο χρησιμοποιώντας φρέζα με ακρίβεια χιλιοστού – για παράδειγμα, σε περίπτωση αλλαγών στο πίσω μέρος και στις άκρες διαχωρισμού. Με τη βοήθεια των πρωτότυπων εξαρτημάτων από τον 3D εκτυπωτή, η ομάδα του Stephan Lansmann δοκίμασε πολλές παραλλαγές - επίσης για τους αεροδυναμικά διαμορφωμένους εξωτερικούς καθρέπτες, για παράδειγμα. Στο ID.7, αυτή η διαδικασία τους επέτρεψε να βελτιστοποιήσουν τα άνω και κάτω τμήματα του περιβλήματος των καθρεφτών και τη βάση τους για να επιτύχουν χαμηλότερο συντελεστή οπισθέλκουσας με εξαιρετικές αεροδυναμικές ιδιότητες. Το αποτέλεσμα αυτής της λεπτομερούς εργασίας είναι μια τιμή Cd 0,23, ο καλύτερος συντελεστής οπισθέλκουσας σε ολόκληρη την ID. Οικογένεια της Volkswagen.