Za Ferrari SF90 XX Stradale stoi potężna nauka o aerodynamice. Twórca omawia ją krok po kroku

Mateusz Żuchowski: Jaka była geneza powstania projektu SF 90 XX Stradale?

Salvatore Sedda: Wszystko zaczęło się od tego, że po ukończeniu prac nad SF90 Stradale zastanawialiśmy się, ile docisku aerodynamicznego bylibyśmy w stanie osiągnąć poprzez dodanie do jego projektu skrzydła z tyłu. Znalezienie odpowiedzi na to pytanie było proste - mogliśmy tego dokonać nawet bez wykorzystywania programów do symulacji dynamiki płynów. Samo wygenerowanie dużego docisku z tyłu nie jest sztuką, wyzwanie stanowi dopiero zrównoważenie go z przodu. Co dobrze widać już po samych zdjęciach SF90 XX Stradale, większość innowacji w jego projekcie z tego powodu ma miejsce z przodu auta.

W tym obszarze auta potrzebne były dogłębne modyfikacje, które zaczęły się już od pochylenia chłodnicy silnika elektrycznego przedniej osi. W ten sposób uwolniliśmy miejsce, dzięki któremu powietrze jest odprowadzane już nie ku podłodze, a odwrotnie, przez otwory w masce ku górze, tak jak w nowych 296 Challenge i 296 GT3. Zadaliśmy sobie ten trud, by uzyskać większą powierzchnię podłogi, potrzebną do wydajniejszej pracy dyfuzora z tyłu. Ostatecznie osiągnęliśmy dwie korzyści: większy docisk podłogi od spodu, ale i całego przodu od góry.

Strategia ta pociągnęła za sobą dalsze następstwa w projekcie podłogi. Powiększyliśmy powierzchnię przedniego dyfuzora oraz znaleźliśmy bardziej wydajne miejsce do wyprowadzania ciepłego powietrza z wnęk przednich kół. Podczas testów w tunelu aerodynamicznym ustaliliśmy nowe rozmieszczenie strumieniowych generatorów wirów, które pozwalają nam na precyzyjniejsze kontrolowanie obiegu powietrza pod autem i za nim.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Z zewnątrz może wyglądać to na drobiazgi, ale dały nam one dodatkowe 50 kg docisku przy 180 km/h, co jednak jest bardzo dużą wartością, jeśli wziąć pod uwagę, że wzięła się ona tylko z przeniesienia paru elementów na podłodze.

Dlaczego samochód nie ma dmuchanego dyfuzora?

Ciepłe powietrze z chłodnicy silnika elektrycznego przedniej osi jest kierowane ku górze, a nie na podłogę, ponieważ musiałoby być dmuchane tam w bardzo precyzyjny sposób.

Dyfuzory w takiej formie, jak pojawiały się w drugiej dekadzie XXI w. w Formule 1, funkcjonowały w oparciu o niesamowicie skomplikowane mechanizmy, które łączyły kalibrację silnika, geometrię kolektorów wydechowych i łączenie gorącego powietrza z zimnym w ściśle kontrolowanych warunkach. Powietrze wychodzące z chłodnicy silnika elektrycznego rzeczywiście jest gorące, ale przy tym wzburzone i właściwie niemożliwe do wykorzystania w proponowanym zakresie.

Gdzie jeszcze pojawiły się wyzwania związane z zastosowaniem tak ekstremalnych rozwiązań aerodynamicznych?

Wydmuch gorącego powietrza przez maskę przyniósł nam pewne korzyści w projekcie, ale ponieważ - jak sama nazwa SF90 XX Stradale wskazuje - jest samochodem drogowym, pociągnęło to za sobą dalsze wyzwania.

Strumień ciepła mógłby być problematyczny dla osób siedzących w środku w wersji Spider, ponieważ w kabinie w parę chwil zrobiłoby się naprawdę gorąco. Ponadto, po drodze mamy jeszcze wlot powietrza do klimatyzacji, co przy takiej konfiguracji oznaczałoby bardzo dużą nieefektywność przy chłodzeniu kabiny.

Stworzyliśmy więc coś na kształt kurtyny powietrznej znanej z wejść do supermarketów. By ją wygenerować, ukształtowaliśmy z przodu nadwozia kanały, dzięki którym strumień ciepłego powietrza wydmuchiwany przez maskę, jest otoczony przez świeże, chłodne powietrze, które zamyka drogę do kabiny i układu klimatyzacji. Rozwiązaniem tym zyskaliśmy też korzyść dodatkowego docisku aerodynamicznego.

W jaki jeszcze sposób powietrze wykorzystywane jest w przednim obszarze auta?

Ograniczyliśmy kąt natarcia splittera wystającego z przedniego zderzaka do minimum, tak by zmniejszyć ciśnienie generowane na nim. Interesowało nas za to wygenerowanie ciśnienia od jego spodu, więc wyciągnęliśmy splitter na długość, ile tylko mogliśmy - do stopnia, z którym SF90 XX Stradale wygląda teraz z przodu jak te szalone konstrukcje opracowane do wyścigów górskich.

Projekt przodu wymagał skoordynowanych działań pomiędzy inżynierami z kierowanego przeze mnie działu a studiem designu Ferrari Flavio Manzoniego: musieliśmy znaleźć jeszcze sposób na integrację elementów generujących większy docisk oraz miejsce na dodatkowe wloty powietrza.

Jeden sposób na zwiększanie wydajności chłodzenia jest banalny: wystarczy po prostu powiększyć otwory wentylacyjne. Jest jednak również druga, inteligentniejsza metoda: zwiększenie wydajności przy zachowaniu tej samej powierzchni otworu poprzez usprawnienie przepływu powietrza przez niego.

Skupiliśmy się na drugiej z tych opcji i obniżyliśmy ciśnienie powietrza w kluczowych obszarach przodu, głównie we wnękach kół. Otwory nad wnękami pozwalają sprawniej wyprowadzić z nich powietrze, co przynosi dobre efekty nie tylko dla chłodzenia hamulców, ale i dla docisku, ponieważ zwiększa skuteczność zasysania powietrza przez wloty z przodu. Nawet jeśli opór powietrza nie był kluczowym czynnikiem przy tworzeniu założeń tego projektu, staraliśmy się go zmniejszyć wszędzie, gdzie to było możliwe. Pomogły w tym właśnie takie rozwiązania jak dodatkowe otwory wentylacyjne nad błotnikami czy na masce.

Na czym polega podział tylnego skrzydła?

Sama koncepcja zyskania dodatkowego docisku aerodynamicznego przez wielkie tylne skrzydło jest oczywista, ale jej realizacja mieszcząca się w granicach praw fizyki i ruchu drogowego nie jest już taka prosta.

Główne wyzwanie stanowiła obecność aktywnego spojlera, unoszącego się przy wyższych prędkościach w środkowej części tyłu nadwozia, za pokrywą silnika. Żeby skrzydło mogło wydajnie współpracować z tym ruchomym elementem, podzieliliśmy je na trzy części: dwie o dużym docisku po bokach oraz względnie płaską i krótką środkową, ulokowaną bezpośrednio nad spojlerem.

Dlaczego nie zastosowaliście mocowania typu łabędzia szyja?

Mocowanie skrzydła od góry przynosi efekty, jeśli wsporniki są szerokie. W SF90 XX Stradale udało nam się ograniczyć ich szerokość do niezauważalnej wręcz wartości 1 cm. Utrata docisku przez zawirowania w spodniej części skrzydła, która generuje tę siłę, jest więc w tym przypadku możliwa do pominięcia.

Obecna popularność tego rozwiązania - poza efektownym wyglądem - wynika z pojawiania się ruchomych tylnych skrzydeł z systemem DRS, w przypadku których we wspornikach muszą się jeszcze zmieścić przewody i przez to są one dużo szersze. Wtedy mocowanie skrzydła od góry rzeczywiście robi różnicę.

Jak tak zaawansowaną aerodynamikę udaje się homologować dla pojazdu drogowego?

Pomieszczenie wszystkich opisanych rozwiązań w projekcie SF90 było wyjątkowo trudne ze względu na debiutujące właśnie w Unii Europejskiej nowe wymogi dotyczące obecności poszczególnych systemów bezpieczeństwa, takich jak na przykład radar monitorujący drogę przed samochodem. Systemów tych nie można po prostu dodać po tym, jak skończy się prace nad aerodynamiką i stylistyką nadwozia. Wręcz przeciwnie: obecnie projektowanie zaczynamy właśnie od ich integracji z architekturą i wyznaczenia ich lokalizacji na nadwoziu, a dopiero potem obudowujemy je resztą.