Разносторонне одарённый атлет: Volkswagen Polo R WRC

Создание конкурентоспособного автомобиля для чемпионата мира по ралли FIA – чрезвычайно сложная задача. Асфальт, лед и снег, гравий, обжигающий зной и ледяной холод – в мире автоспорта ни одно другое соревнование не проходит при таком разнообразии погодных условий и дорожных покрытий. Достаточно сказать, что разница дорожного просвета для гравийного и асфальтового покрытия составляет около 100 мм. В каких бы условиях ни оказался автомобиль, шасси и двигатель должны работать максимально эффективно, быть не только выносливыми, чтобы справиться с нагрузками, но и достаточно лёгкими, чтобы обеспечивать необходимую производительность.

Шаг за шагом: системная разработка Polo R WRC.

Процесс разработки спортивного автомобиля Polo R WRC длился 17 месяцев и был основан на реализации минималистичного подхода, в рамках которого инженеры Volkswagen использовали базовое шасси серийного Polo. Каждый компонент прошел множество испытаний для определения размеров и массы, на протяжении всех полутора лет инженеры постоянно совершенствовали автомобиль. Чтобы улучшенный Polo R WRC был вовремя подготовлен к сезону 2013 года, работа велась в соответствии с жестким графиком. После выпуска концепт-кара в мае 2011 года марка Volkswagen протестировала так называемый «нулевой автомобиль». Осенью 2011 года новый Polo выступил в качестве «агрегатоносителя» на пролегающей среди виноградников трассе близ Трира (Trier). Прототип лично тестировали д-р Ульрих Хакенберг (Ulrich Hackenberg), член правления, ответственный за разработки, и легендарный гонщик Карлос Сайнс (Carlos Sainz).

В это же время специалисты приступили к компьютерному моделированию концепции реального Polo R WRC. Инженеры Volkswagen подарили поклонникам марки особенный рождественский подарок: первый Polo R WRC был выставлен в фойе Volkswagen Motorsport в канун Рождества 2011 года. Испытания автомобиля продолжились на тестовой трассе Volkswagen в Эра-Лессин (Ehra-Lessien) в январе 2012 года. Первые тесты также проводились в Швеции и Испании. С марта 2012 года инженеры постоянно вносили изменения в настройки нового Polo R WRC. В числе прочего велась работа над кинематикой шасси и облегчением конструкции автомобиля. Наконец, в сентябре 2012 года началась сборка последней версии Polo R WRC, которая впервые вышла на старт ралли Монте-Карло в 2013 году.

Внимание к деталям: «создано в Вольфсбурге».

Каждый элемент конструкции Polo R WRC подвергся всесторонней проработке, прежде чем ему был присвоен статус «готов». Сначала была теория: параметрическое проектирование в CAD-системах с последующей проверкой в компьютерных системах моделирования (таких как CFD – вычислительная гидродинамика) и в реальных условиях в аэродинамических трубах центров концерна Volkswagen. Только после этого разработчики перешли к интенсивным тест-драйвам. Важнейшую роль в изготовлении и тестировании шасси сыграли ресурсы завода в Вольфсбурге. Подразделение дизайна марки Volkswagen внесло значительный вклад в создание автомобиля, выполнив краш-тесты и ряд важных работ в сфере безопасности. Инженеры в штаб-квартире также занимались тестами автомобиля в условиях непогоды.

«Важнейшую роль при разработке шасси играет опыт, – говорит Франсуа-Ксавье Демэзон (Francois-Xavier Demaison), технический менеджер программы WRC. – Накопленные нами знания позволяют значительно ускорить процесс, не прибегая к длительным фазам моделирования и тестов, без которых в ином случае было бы не обойтись. Это важно в вопросах дорожного просвета, кинематики, подвески или настройки дифференциала. Например, вы можете проехать большую дистанцию, постепенно подбирая настройки шасси, чтобы получить оптимальную конфигурацию. При этом если вы заранее знаете, насколько прочной нужно сделать данную деталь, это позволяет сэкономить массу времени».

В результате, под руководством Volkswagen Motorsport был создан автомобиль Polo R WRC – высокотехнологичный «пазл», состоящий из 3000 деталей, 1360 из которых были разработаны «с чистого листа» для использования в автоспорте – и это не считая двигателя и коробки передач.

Никаких случайностей: разработка передового двигателя.

При создании двигателя автомобиля Polo R WRC, состоящего примерно из 300 отдельных деталей, марка Volkswagen реализовала совершенно иной подход, отличный от процесса разработки шасси. В результате свет увидел силовой агрегат объемом 1,6 литра и мощностью 315 л.с. Автоматизированное взаимодействие между CAD-проектированием и одновременным моделированием с использованием CFD-процессов позволило разработать оптимальную конструкцию впускных каналов. Принимая решение относительно той или иной концепции, специалисты Volkswagen строго придерживались аналитического подхода, учитывающего жесткий регламент чемпионата WRC.

Специалисты отдела разработки двигателей Volkswagen Motorsport протестировали все допускаемые регламентом опции и проверили их взаимодействие друг с другом. «В значительной степени двигатель для мирового раллийного чемпионата был создан с использованием компьютерных методов разработки, что позволяет быть уверенными в правильности принятых решений, – говорит д-р Донатус Вихельхаус (Donatus Wichelhaus), глава отдела разработки двигателей Volkswagen Motorsport. – Сотрудничество с нашими коллегами из отдела производства и исследований Volkswagen оказалось бесценным. Они активно помогали нам, особенно в части автоматизированных этапов разработки дизайна, например, тех, что использовались при разработке геометрии впускных каналов».

На протяжении всего процесса разработки команда инженеров под руководством д-ра Вихельхауса исследовала множество различных решений. Было проверено два варианта соотношения диаметра цилиндра и хода поршня, три различных концепции головки блока цилиндров, девять вариантов геометрии впускных каналов, бесчисленное множество версий впрыска и два варианта диаметра клапанов. Для финальной версии двигателя были выбраны лучшие решения. Этот комплексный подход позволил реализовать во многом беспроблемный процесс разработки двигателя уже в самом начале показавшего впечатляющие результаты тестов. В ходе испытаний самые высокие оценки пилотов Volkswagen получила так называемая система «антилаг», позволяющая сократить турбояму.


Двигатель
Тип Рядный четырёхцилиндровый двигатель с турбонаддувом и промежуточным охладителем, поперечное расположение перед передней осью
Рабочий объём 1600 см3
Мощность 315 л.с. при 6250 об/мин
Крутящий момент 425 Н·м при 5000 об/мин
Воздушный рестриктор 33 мм (требования FIA)
Блок управления двигателя Bosch
Трансмиссия
Коробка передач Секвентальная шестиступенчатая гоночная коробка передач, с поперечным расположением
Главная передача Постоянный полный привод с фиксированным распределением тяги между осями, многодисковые дифференциалы повышенного трения на передней и задней оси
Сцепление Двухдисковое, металлокерамическое, с гидроприводом
Шасси/подвеска
Передняя ось/задняя ось Стойки МакФерсон, амортизаторы ZF
Ход подвески Около 180 мм на твёрдом покрытии, около 275 мм на гравийном покрытии
Рулевое управление Реечный механизм с электроусилителем
Тормозная система Вентилируемые тормозные диски (передние диски диаметром 355 мм для твёрдого покрытия; передние и задние диски диаметром 300 мм для гравия), четырёхпоршневые алюминиевые суппорты на передней и задней оси
Диски 8х18 дюймов для твёрдого покрытия, 7х15 для гравия
Шины Спортивные шины Michelin
Шасси/кузов
Конфигурация Усиленный стальной кузов, соответствующий требованиям FIA
Ход подвески Около 180 мм на твёрдом покрытии, около 275 мм на гравийном покрытии
Размеры и масса
Длина/ширина/высота 3976/1820/1356 мм
Колея 1610 мм
Колесная база 2480 мм
Минимальная масса 1200 кг
Динамика
Ускорение От 0 до 100 км/ч примерно за 3,9 секунды
Максимальная скорость До 200 км/ч