Сняг и студ през лятото или 40 градусова жега през зимата – всичко е въпрос само на активиране
Не си спомням кога за последен път живакът на термометъра в София е показвал минус 20 градуса. Ето обаче, че сега имам сгоден случай да си припомня усещането. При това – в доста странни условия. Навън проблясващите от светлината на утринното слънце капчици се стичат по листата на дърветата, а вътре в сградата електронният термометър на отсрещната стена в помещението се е фиксирал именно върху числото – 20. На пръв поглед всичко това би изглеждало нелепо или в най-добрия случай негостоприемно от страна на домакините от BMW. На практика обаче именно това трябва да се случва в аеродинамичните тунели на Energy and Environmental Test Center (ЕTC) на баварската компания, разположен в центъра за развойна дейност FIZ в Мюнхен. Той бе пуснат в експлоатация преди няколко години, броени месеци след откриването на сложния комплекс от аеродинамични тунели. ETC също включва въздушни тунели, но няма за цел аеродинамични изследвания, а симулиране на реални условия на функциониране на автомобила.
В продължение на три години строителите на това грандиозно съоръжение изливат 16 000 кубически метра бетон в сложни форми на площ от 15 000 квадратни метра, а след това специалистите от Linde монтират няколко автономни хладилни кули с височина колкото на триетажната сграда, приютила всичките високотехнологични системи. Крайният резултат е едно странно съчетание от три аеродинамични тунела с две хладилни термични камери. Най-ясният отговор на въпроса за нуждата от подобно нещо дава фактът че само за осем часа един автомобил може да „премине” през всички климатични зони.”
Така инвестицията от 130 милиона евро се оправдава напълно – в противен случай автомобилите трябва да се превозват до различни места по света и да се тестват в подходящите условия – нещо, което на практика е не само скъпо, но и често непостижимо поради факта, че природата не винаги да е в съгласие с предвидените от тестовите пилоти и инженери процедури. Само за кратък период от време например така наречената „височинна камера” може да имитира условия на работа с различно атмосферно налягане, съответстващо на височини от 4200 м над морското равнище до няколко десетки метра под него. Тази камера е особено важна за тестване на новите турбодвигатели, при които трябва да се извърши прецизна настройка на налягането на турбокомпресора в зависимост от атмосферното налягане. Една „дюза” с площ от два квадратни метра „обдухва” автомобила и създава условия, имитиращи движението му. В програмите на центъра са запаметени няколкостотин различни тестови цикъла, които симулират различни условия на движение, с различно натоварване на автомобила, различна последователност от изкачвания и спускания и температурни условия. Ако например охладителната, спирачната и климатичната система се справят в условията на стръмно изкачване при горещини от порядъка на 40 градуса с максимален прикачен товар, както и при екстремни минусови температури, това е почти сигурна гаранция, че те ще функционират надеждно във всякакви климатични условия. За изследванията се използва цялата налична база на ETC, като натоварването и скоростта се задават в параметрите на ролковите стендове, а аеродинамичните тунели имат грижата да създадат въздушен поток, адекватен на условията на движение.
Преди да бъде създаден центърът тестовете и установяването на влиянието на различни климатични условия, като топлина, студ, атмосферно налягане, вятър и валежи, можеха да се осъществят едва на определено ниво на зрялост на разработвания модел, при което се тестват годни за движение по пътищата автомобили, в повечето случаи на доста отдалечени от базата в Мюнхен места. Голяма част от тези тестове сега могат да бъдат заместени с краткотрайно пътуване на прототипа до ETC, а обработката на данните е много по-прецизна и адекватна.
Симулацията на климатични условия спестява време и пари
По този начин може значително да бъдат намалени транспортните разходи и емисии. Ползи от всичко това имат не само конструкторите на BMW, но и всички партньори на компанията, като доставчици на части, които в противен случай също трябва да хващат самолета, за да присъстват на тестовете. Благодарение на намаленото време за транспортиране на автомобили е възможно да се осъществи много по-плътен график на тестовете и съответно – да се съкрати процесът на развойна дейност.
Като цяло в ETC се извършват тестове в пет основни области, които взаимно се допълват една с друга – топлинен и енергиен мениджмънт, термално оперативна сигурност, поведение при ниски температури и влияние на различните климатични условия, както и тестване на работата на климатичната и отоплителна система.
ETC включва споменатите три тунела, оборудвани със съответните системи за специфични тестове: термичен аеродинамичен тунел, климатичен тунел и аеродинамичен тунел, имитиращ условията на околната следа. Те дават възможност за тестване в екстремни условия, включващи освен топлина, студ и влажност също и слънчева радиация и валежи от дъжд и сняг. За обхващане на всички възможни условия в тестовете се включват и двете тестови камери – височинната и хладилната.
Всяко едно от съоръженията е оборудвано с динамометри за четирите колела, има специфични цели и разполага с отделна командна зала, откъдето се управлява от високотехнологични системи, задаващи, следящи и отчитащи хиляди параметри. Цялата технологична верига е толкова функционална, че позволява повечето рутинни тестове на практика да се извършват от един единствен човек.
Студ, мраз, вятър, дъжд, сняг, силно слънце – всичко под един покрив
В термичния тунел се симулират големи натоварвания като например изкачвания с теглене на ремарке или движение с висока скорост в горещо време за продължителен период. Тъй като тунелът е създаден с цел тестване на възможностите на охладителната система и топлинния мениджмънт, температурният диапазон на работа е от 20 до 45 градуса, а мощният вентилатор осигурява поток на въздуха със скорост 280 км/ч. Прозрачният под с термостъкло пък позволява термографски тестове на подподовите системи.
Климатичният тунел е практически идентичен с термичния, но работата при него се фокусира върху климатичната система, охлаждането на спирачките, както в нормален режим, така и в условия на динамично управление с резки ускорения и спирания. Скоростта на вентилатора тук е по-ниска и осигурява поток със скорост от „само” 250 км/ч, но вентилаторът може да създава много по-динамични и бързо ускоряващи се въздушни потоци благодарение на олекотените перки, изработени от въглеродни влакна. Така може да се симулират условия, съответстващи на движението дори на модели като BMW M5. Освен това този тунел може да добави към симулациите и допълнителното влиянието на слънчевите лъчи с помощта на мощни лампи. Долната граница в този тунел е минус 10 градуса и позволява да се изследва взаимното влияние на процесите на загряването на мотора и отоплението на купето.
Тунелът, симулиращ природните условия, има за цел не само да създаде среди с различна температура, но и възможност за тестване на системите в условията на дъжд, сняг, вятър или комбинация от тях. За това към него са добавени допълнителни системи за симулиране на дъжд с различна интензивност, три генератора на сняг (с различни размери на снежинките, различна консистенция и интензивност) и източници на слънчево лъчение. Температурите тук са със значително по-голям диапазон – от минус 20 до плюс 55 градуса.
Височинната камера може да симулира условията от ниско налягане, респективно голяма височина, достигаща 4200 метра, до „отрицателна” височина. В тази камера чиято температура може да варира от минус 30 до плюс 45 градуса, се установява поведението на двигателя в условията на разреден въздух и се измерва разходът на гориво. С помощта на компресор в камерата се нагнетява или от нея се изсмуква въздух, като в зависимост от баланса на постъпилото и отведеното количество се създават условия на по-високо или по-ниско налягане. Въпреки неголемия си обем тази камера всъщност на практика е един малък тунел, оборудван с всички необходими съоръжения. В нея могат да се имитират всякакви температурни условия плюс слънчево излъчване.
Камерата за студени тестове е най-малкото съоръжение в ETC и това е съвсем логично. В нея се тестват възможностите за стартиране на двигателя в условията на свръхниски температури, влиянието на последните върху акумулатора, функционалността на охладителната система, възможностите за размразяване на стъклата, като специален софтуер анализира образите и динамиката на процесите.
Текст: Георги Колев