Wissenschaftler bei der Arbeit: das schnellste Auto auf dem Planeten (Op-Ed) entwerfen


Wie man auf dem Boden bleiben

Eine zentrale Frage beim Design Bloodhound Start war: wie können wir das Auto auf dem Boden halten? Dies ist wichtig, weil Autos bei solchen Geschwindigkeiten sind auf die Gefahr hin ausziehen, ähnlich wie Flugzeuge zu tun. Zum Vergleich: ein typischer Passagierflugzeug startet bei ca. 150 km/h. Natürlich soll die Schubkraft zu Ebenen angeboten dafür abzunehmen, aber für Autos auf 1 000 km/h, jeder Fehler bei der Aerodynamik Katastrophe bedeuten würde. Obwohl dies in den letzten Versuche der Geschwindigkeits-Weltrekorde nicht geschehen ist, zeigt ein Beispiel von 1967 als Donald Campbell versuchte, eine Wasser-Geschwindigkeits-Weltrekord zu erreichen, was schief gehen könnte.

Technologische Entwicklungen und die Tapferkeit der Fahrer haben neues Land Geschwindigkeitsrekorde während des ganzen letzten Jahrhunderts erstellen gehalten. Obwohl der erste Datensatz in ein elektrisch angetriebenes Solarauto festgelegt wurde, dominierten die meisten der ersten Hälfte des Jahrhunderts Wert der Datensätze dann Kolbenmotor angetrieben Fahrzeuge. Diese Verbrennungsmotoren, sind wie sie genannt werden, in fast allen modernen Benzin- oder Diesel-Pkw gefunden. Mit diesen Motoren konnte der Rekord nur bis zu 400 km/h erreicht werden.

Um darüber hinaus zu schieben, brauchte Autobauer mehr macht. Das ist, wenn sie an Triebwerken und Raketen zu übernehmen die Aufgabe der schiebenden diese Fahrzeug gewandt. Dies war auch die Zeit, als, wie Geschwindigkeiten hinauf gehalten, der Widerstand durch Luft verursacht auch wichtig wurde zu ignorieren. Aerodynamik des Autos wurde entscheidend für ein erfolgreiches Land Speed-Weltrekord-Versuch.

Schneller, stärker, schlanker

Aerodynamik ist die Studie von den Luftstrom über Körper und Kräfte, die es auf diesen Körper infolgedessen induziert. Die mathematischen Gleichungen, die dieses Phänomen zu beschreiben, sind so komplex, dass bis vor ein paar Jahrzehnten, Supercomputer, kamen fast alle aerodynamischen Untersuchungen musste als Experimente im Windkanal oder Rakete Schlitten Tests durchgeführt werden.

Aber jetzt sind wir in der Lage, bemerkenswert genaue mathematische Modelle durch die Lösung dieser Gleichungen mit Supercomputern. Mit mehr Rechenleistung können Computer "virtuell" Windkanal ausführen. Der Fluss muss rechts unten zu chaotische Turbulenzen in den Fluss passiert bei kleinen Länge und Zeitrahmen Modellierung.

Aber während der Arbeit auf das Problem, wir merkten, dass halten die Nase des Autos nach unten möglicherweise nicht das eigentliche Problem. In der Tat, unter der Voraussetzung, dass die Höhe der Nase über dem Boden genau das richtige, dass wir in der Lage ist, die Front des Autos fast schon heben Sie neutrale indem sichergestellt wird, dass die Durchflussmenge unter und über der Nase ausgeglichen wird. Stattdessen wurde das Problem auf dem Boden durch die starke Schockwellen durch die großen, Außenborder Hinterräder und Aufhängung generiert das Heck des Autos halten.

Diese unvorhergesehenen aerodynamische Verhalten führte zu die 6-Monats-Hinterradaufhängung Optimierung-Studie, die das "Delta-Verkleidung" Design, vor kurzem veröffentlicht im Journal of Autmobile Engineering führte. Diese Konstruktion schützt effektiv die Basis und die Unterseite des Fahrzeugs aus dem Hochdruck-Kissen auf dem Hinterrad erstellt, wenn das Auto die Schallgeschwindigkeit Barriere überwindet. Ohne das Delta Verkleidung Design würde die Bloodhound viel vom Boden bei ca. 0,9 Mach (90 % der Schallgeschwindigkeit), heben, wie Campbells Fahrzeug in 1967.

Gespür für Zahlen

In jenen frühen Vorderzimmer Gesprächen, die wir nicht erwartet hatten, dass die Twin-Einnahme immer (Split dual) Ansaugkanal im original-Design gegabelt, einen geeigneten Fluss an das EJ200-Triebwerk zu liefern wäre Kompressor Gesicht über den gesamten Drehzahlbereich so schwierig. Dies führte uns zu einer einzigen Aufnahme über die Cockpithaube zurückkehren.

In jenen frühen Tagen, die hatten wir kein echtes "Gefühl" für das Auto wie stabil sein würde, müsste was wiederum bedeutete, dass wir wirklich eine Vorstellung davon, wie groß die Flosse habe das Spitze Ende zeigt nach vorne in den Worten von Andy Green, unser Fahrer zu "halten".

Für den ersten Iterationen des aerodynamischen Designs, wo fast vollständig konzentrierten wir uns auf die Frage, was die äußere Form des Fahrzeugs aussehen sollte und noch beantworten versuchen, herauszufinden, ob 1000 km/h ist sogar möglich, sein ständig durch die aerodynamische Leistung überraschte uns, die die Computer-Simulationen Vorhersagen waren. Das war kein wenig nervenaufreibend. Ich würde regelmäßig wiederum bis zu Konstruktion, Meetings, Gesicht der Rest von den Ingenieuren und meinem Bericht wäre etwas entlang den Linien von "ist das, was die Simulationen sagen... Ich habe keine Ahnung warum... Gib mir Zeit ".

Wir wurden auf eine Reise der Konstruktion. Die folgende Abbildung zeigt die Design-Entwicklung von 2007 an das aktuelle Design (Config 12). Eine Sache, die Sie in der Lage zu erkennen aus dieser Ansicht des Designs Evolution sein sollte ist wie wir eine optimale Form Referenzfahrt wurde haben. Das Ausmaß der geometrischen Formänderungen wurden immer kleiner und kleiner. Wer jede Form von Versuch und Irrtum,, im wesentlichen was wir tun in Konstruktion verwendet wurde, wird mit diesem vertraut sein. Aber noch wichtiger ist, was passiert ist ist, dass die aerodynamischen Effekte von Änderungen an den geometrischen außen immer vorhersehbar geworden sind.

In der Tat mit den aktuellsten und subtilen, Änderungen an der Außenseite des Fahrzeugs konnten Ron und ich sicher vorherzusagen, die Auswirkungen auf die Aerodynamik intuitiv und habe dann Computer Simulationen überprüfen diese Intuitionen. Als aerodynamische Designer handelt es sich um eine viel glücklicher Position.

Aber wie bekommen wir nah an Fahrzeugprüfungen, die geschehen im Jahr 2015, die Frage wird sein, ob diese Vorhersehbarkeit fortsetzt. Als akademische Forscher, in der Hoffnung, so viel wie möglich über das Verhalten von Computer-Simulationen im Extremeinsatz in mancherlei Hinsicht lernen hoffe ich, die Antwort negativ ist. Es wäre interessant, eine Reihe neue Fragen uns Puzzle haben. Aber für jetzt, wir müssen geduldig sein und Bloohound gebaut. Ein neuen Geschwindigkeitsrekord muss gemacht werden.

Ben Evans arbeitet für das Bloodhound SSC-Projekt.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie die

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