Doporučujeme, Fokus

Jak se počítala Fabia R5

19 února 2018   Galerie

Nová technika nejprve ve starém autě. Numerické simulace, torzní tuhost versus hmotnost a bezpečnost. Malé nahlédnutí do toho, jak probíhá vývoj závodního speciálu, od přímého aktéra.

Její předchůdkyně S2000 byla nejúspěšnějším soutěžním vozem značky za víc než sto let a současná Škoda Fabia R5 chce jít v jejích šlépějích. Popis vývoje závodního speciálu by vydal na knihu, je to komplexní proces, do něhož přispívá dlouhý zástup profesí a odborníků. My jsme našli jednoho z nich, Martina Kopeckého z hořické společnosti Altran, jenž se společně se svými kolegy na malou část této dobrodružné cesty ke „škodovákům“ připojil.

Jeho tým výpočtářů se podílel na vývoji karoserie tohoto závodního speciálu. Jaký je jeho pohled na tento vůz a vzpomínky na spolupráci s mladoboleslavským Motorsportem?

„Výpočty neznamenají jen vyšlo/nevyšlo, ale především konzultace s konstruktéry; takže se dá říct, že jsme konstrukci ovlivňovali, ač jsme sami v softwaru Catia nic nemodelovali. Týkala se nás pouze část z celého projektu, nemohu tedy popisovat například pohon či zavěšení kol,“ vymezuje Kopecký rámec našeho dnešního povídání.

Kategorie R5 je pokračovatelkou třídy S2000. Nejde tedy o automobily specifikace WRC, což je to nejlepší a nejrychlejší, co se ve světových rallye pohybuje. Tento vrchol je velice náročný, i co se nákladů týká vždyť například Volkswagen tuto třídu opustil právě ve prospěch kategorie R5.

A cena, respektive její regulace, je ve třídě R5 pro automobilku významným faktorem. Cena se omezuje proto, aby za rozumné peníze závodní vůz mohly provozovat i soukromé týmy. „Na rozdíl od těch vrcholných speciálů se těchto vozů vyrábí násobně víc. Automobilka je vedle vlastního závodění úspěšně prodává a je to zkrátka další z jejích obchodních artiklů,“ popisuje Kopecký.

Ohled na cenu tedy samozřejmě ovlivňuje už vývoj auta je nutné konečnou cenovku udržet na uzdě. A platí to i pro tovární tým. „Jedná se o to nejlepší auto, které se dá postavit v rámci daných pravidel – tedy i ceny,“ doplňuje Kopecký.

Vypůjčený motor

Zajímavostí je na tomto závodním náčiní celá řada. Například motor. Kategorie R5 je vypsaná pro vozy s 1,6litrovými motory. Jenže Škoda ve Fabii žádný takový agregát nemá. Pravidla však automobilkám umožňují do aut dát jiný motor, který někde na světě jezdí v jejích sériových vozech, byť v jiných modelech. Pod kapotou Fabie R5 tak najdeme motor, který se vyrábí v Číně a pohání například tamní verzi Superbu (samozřejmě je upravený pro závodní nasazení). Fabia R5 je tak originál, který jinde než v soutěžních kláních těžko uvidíte.

Podívejme se i na podvozek. Jednou z nejčastěji používaných konfigurací je přední náprava McPherson se zadní buď víceprvkovou, nebo vlečenou. (Například do aktuální generace Škody Octavia se montují obě v závislosti na motorizaci vozu.)

Fabia R5 má v tomto ohledu další unikum (ve srovnání se sériovými vozy, nikoli závodními)   totiž zavěšení McPherson i vzadu. Na řiditelnou zadní nápravu může sice zapomenout, ale teoreticky by se implementovat dala a právě díky McPhersonu by to bylo jednodušší.  Konstruktéři volí toto řešení z hmotnostních důvodů, jedná se o nekomplikované pojetí zadní nápravy umožňující přitom dostatečný rozsah ve svislém směru.

Evoluce, ne revoluce

Úspěšná Fabie S2000 vycházela z druhé generace „obyčejné“ Fabie. Dobře se prodávaly – obě –, a tak měla Škoda Motorsport na co navazovat. A ve vývoji je snazší vycházet z koncepčně podobného vozu než vše znovu kreslit od píky.

Další výhodou už existující starší generace je možnost testování – jinak řečeno zkoušet nové věci ve starém kabátu. „Takže i my jsme pro naši úlohu dostali už hotový výpočtový model Fabie S2000, na němž jsme mohli zkoušet různé varianty a trochu si s ním pohrát a poznat ho – dřív, než vůbec začala vznikat detailní konstrukce verze R5,“ popisuje Kopecký.

Onou první úlohou, kterou tým Altranu dostal, byla optimalizace bezpečnostního rámu v kabině. Ten má jednak ochrannou funkci, ale jelikož je napojený na obě nápravy, významně ovlivňuje tuhost karoserie, a tedy i jízdní vlastnosti. „Fabia S2000 měla bezpečnostní rám hodně tuhý. A když je něco tuhé a nejsou s tím problémy, nikde nic nepraská, tak to může znamenat buď že je to nejlepší možné řešení, nebo že se někde vozí nějaká ta kila navíc a je prostor k odlehčení,“ vysvětluje hořický výpočtář.

A právě tím jeho lidé pokračovali. Provedli analýzu toho, jak by torzní tuhost ovlivňovalo postupné ubírání materiálu, zmenšování průřezů, nebo dokonce i úplně odstranění některých nosníků. „I tady to má FIA ošetřené. Možná by se optimalizacemi mohlo dospět k rámu jako husté síti drobných trubiček o malém průměru – třeba by to bylo hmotnostně efektivní. Už by to ale nepřipomínalo bezpečnostní rám přidaný do původně sériového auta a i ochranný přínos by mohl být problematický. Proto existuje nařízení, že maximální délka trubek s průměrem menším než čtyřicet milimetrů smí být nanejvýš patnáct metrů.

„Počet nosníků je tedy konečný, což znamená, že lze vygenerovat i konečný počet různých variant uspořádání a porovnat je mezi sebou z hlediska torzní tuhosti. Jak jsem říkal, verze S2000 disponovala neobyčejně tuhou karoserií, a tak padaly nápady sem tam něco úplně odstranit,“ usmívá se Kopecký. Nelze ale optimalizovat pouze z pohledu tuhosti – nosníky mají právě i bezpečnostní funkci. „Například příčka dole u podlahy za závodními sedadly nepřináší z hlediska torze vůbec nic a některé konkurenční vozy ji skutečně nemají. Řekli bychom tedy: pryč s ní. Je však potřeba myslet na to, že při bočním nárazu posádka přítomnost této trubky hodně ocení, jak ukázala simulace,“ dodává.

V přestrojení

Výpočtářský tým tedy na Fabii S2000 dospěl k optimálnímu řešení bezpečnostního rámu a nastal další krok – vlastní konstrukce rámu pro Fabii R5. Jelikož se s „vypuštěním“ závodní verze na tratě počítalo brzy po uvedení nové generace „civilní“ Fabie, bylo jasné, že nebude možné udělat „polní“ zkoušky s novou karoserií ve finálním designu.

K tomu se využívají takzvané muly, které se k témuž účelu uplatňují i při vývoji sériových vozů. „Vnitřnosti“ novinky se obléknou do hávu starého modelu, který tak může klidně jezdit v běžném provozu a nikdo si ho nevšímá.

„Stejně se to dělá u závodního auta. Nám tu hrála do karet jedna věc: trojková Fabie je o něco nižší než její předchůdkyně. Bezpečnostní rám ušitý na míru verzi R5 se tak pohodlně vešel do karoserie S2000 a mohli s ní neodhaleni jezdit,“ usmívá se Kopecký.

Nově prosazená metoda

Jak jsme říkali, ochranný rám je napojený na uložení náprav auta. Změny v této oblasti reflektovaly poznatky nejen ze samotných závodů, ale i z výroby a následného servisu. Navíc se mírně změnila i jejich poloha společně s kinematikou – samozřejmě s cílem zlepšení jízdních vlastností.

„Simulace torzní tuhosti místa uložení náprav dostatečně neprověří, bylo třeba najít jiné zátěžné stavy. Prosadili jsme metodu Inertia Relief, při níž se karoserie vozu zatěžuje silami od náprav v několika extrémních režimech a jako reakce působí setrvačnost karoserie. Nejde tedy o klasický statický výpočet, kdy sledujete tok síly mezí jejím působištěm a místem, do něhož je vetknuta. Můžeme si to představit třeba na situaci při závodě: automobil skočí a dopadne na jedno kolo. Do karoserie směrem od kola tečou velké síly, ale karoserie je stále v pohybu, setrvačností se pohybuje dál. A toto právě celkem dobře popisuje ona metoda Inertia Relief. Nevýhodou oproti počítání pouhé torze je, že se na karoserii musejí přimodelovat i všechny významné hmoty; musíme zkrátka vědět, jak je hmota v autě rozložená. Kolegy ze Škody jsme přesvědčili a tato investice měla smysl – metoda pomohla i při optimalizaci uložení motoru s převodovkou či držáku přední ližiny,“ vysvětluje výpočtář.

Kdo šije závodní kabát

Martin Kopecký také popisuje své setkání s jízdními zkouškami auta, respektive se stavem, v jakém po nich vůz byl. „Běžně se podílím na vývoji sériových aut. Když jsem spatřil auto po prvních ostrých testech, bylo hodně rozbité. Chyběla mi ale rallyová zkušenost – lidé ze Škody si výsledky pochvalovali. Našli jsme samozřejmě místa, na nichž jsme dál pracovali, ale v principu bylo vidět, že jdeme správným směrem. A já myslel, že půjde do šrotu,“ směje se.

U sériových aut se totiž vedle nárazových testů věnuje velká pozornost dlouhodobé životnosti. Při běžném provozu na auto působí relativně malé síly, ale trvale a opakovaně. A nakonec mohou vést k poškození. Životnost u závodního speciálu je však něco zcela jiného. „U běžného auta nám po sto tisících ujetých kilometrech vadí, pokud někde praskne svar. U závodního toto odpadá, nikdo nečeká, že by vydrželo takový nájezd. A navíc jezdec s ním zachází poněkud jinak než s běžným vozem, takže některá poškození připomínají spíše crash testy, přestože nehavaroval,“ vysvětluje.

Poslední postřeh Martina Kopeckého se týká designu: „Zaujalo mě, že i křivky závodního vozu má pod palcem šéfdesignér automobilky. Někdo si třeba může myslet, že v rallye se design striktně podřizuje funkci či aerodynamice. Vůbec ne. Je to prostě další výrobek automobilky, za jehož design odpovídá šéfdesignér. V tomto případě to byl Jozef Kabaň.“

Malé výpočtářské okénko do světa Fabie R5 se pomalu zavírá. Zbývala úspěšná homologace a neméně úspěšný start do života. Už teď se vyrobilo a prodalo víc verzí R5 než modelů S2000 za celou dobu jejich životnosti. „Projekt je to bezesporu úspěšný a to auto má našlápnuto ještě k mnoha stupňům vítězů. A nás v Altranu moc těší, že jsme alespoň malým dílem k těmto úspěchům mohli přispět,“ uzavírá Martin Kopecký.

 

, ,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte SWELL na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.