标致9X8超级跑车:源于一个由15267个数字文件组成的虚拟项目
- 标致9X8超级跑车出自最先进的软件项目
- 经数字领域精确验证和调校的颠覆性概念
- 上赛道之前,车辆整体性能经过了充分模拟测试
- 开创性开发方法在节约了宝贵时间的同时使资源利用效率达到最大化
在上赛道进行鉴定试验之前,标致9X8混合动力超级跑车只是存储在硬盘上的一个51.1GB数字项目,由15267个文件组成。
数字科技的进步为汽车运动开辟了全新的可能性,标致运动部门工程师得以为9X8超级跑车构想真正颠覆性的概念——无尾翼设计(有别于任何竞品),并在制造实体零部件之前进行充分验证。
精密复杂的现代数字软件为设计师和工程师提供了极大的灵活性,不仅有助于开展深度技术研究,还可节省大量时间、金钱和资源。标致9X8超级跑车最终踏上赛道之前的很长一段时间只是个虚拟存在。标致运动部门团队花费了两年时间建模和模拟,既使用现有软件(在必要时根据项目的具体要求做了改造),也使用了完全由公司内部从头开发的计算机程序。标致运动部门国际汽联世界汽车耐力锦标赛(WEC)项目动力总成总监François Coudrain解释说:“我们的一大优势是能够自己制作工具,因此能够更好地塑造我们所需零部件的设计。”
数字创新孕育的创造力
从计算高手到性能与赛车工程师,几十名顶尖人才参与了标致9X8数字项目,大家专注于同一个目标——打造终极耐力赛车。为取得最好的成果,工程部门始终遵循同样的程序:
认真阅读规章制度,充分了解允许和不允许做的事,最重要的是,构想各种可能性;创建设计纲要:形成性能目标和技术要求,作为规程的一部分。
阐述设计假定:车辆开发工程师以总体设计纲要为基础,构想不同的概念。这里正是标致运动部门工程师(还有从一开始就参与9X8项目的标致设计师)真正发挥想象力和创造力的地方。当然,不管数字技术多么高超,永远都无法完全取代人的创造性,9X8这样的项目归根结底还是人的劳动成果。经过筛选留下那些最有前景的数字概念,然后对其相关优势进行评估,最终选定一个概念。
开展计算流体动力学(CFD)模拟试验:CFD模拟常用在空气动力学试验方面,作为流体流动的参考,同时考虑湍流和热激励等物理或化学效应。
François Coudrain指出:“借助各种各样的软件,我们可以大胆设想各种尺寸、造型和材料,并根据技术规程调整车重。与选择基础概念一样,通过纯数字化手段测试各种系统和零部件,我们能够对大量潜在解决方案进行评估,而在现实世界这是根本做不到的。上赛道之前,我们的超级跑车很长时间只是存储在硬盘上的一个虚拟项目,由15267个文件构成,而每个文件代表一个零部件!还有一点:借助数字技术和我们的先进模拟工具,我们能够测量不同零部件和系统之间的交互作用。这意味着在实际测试车辆之前,我们对其理论性能和行为已有了充分的了解。项目实体验证阶段还要等一段时间,等我们最终把车弄到赛道上后才开始。”
Stellantis汽车运动总监Jean-Marc FINOT补充说:“一辆赛车有着海量数据,而人工智能是分析这些数据的重要工具。我们的‘大数据’处理应用让我们能够模拟大量不同的假设,我们可以查看是否需要调整任何零部件的设计,以满足我们的目标值。只有通过纯数字汽车在多种环境中定义了特征和模拟性能后,我们才能开始制造实体零部件。”
从线缆横截面到无人机电动机
有些数据的收集并不需要将任何特定的研究变成某种材料、形状或某些零部件。例如,车身材料都是碳纤维,发动机采用铝材,而车都是四个轮子......不过,在计算尺寸和模拟基本零部件的行为时,的确需要使用数字工具。
比如,标致9X8后轴配备一台500千瓦(680匹马力)2.6升V6双涡轮增压内燃机,前轴搭载一台200千瓦(270匹马力)电机。标致9X8采用三电系统(900伏电池,搭配48伏和12伏元件),数字技术让标致运动部门工程师能够充分了解其电磁环境,为其电线线束设计最佳尺寸。为最大限度减少干扰风险,有必要在实体零部件和软件之间建立一种紧密关系。这是一项很重要的工作,只能借助数字技术完成。通过这种方式,团队发现,与12伏相比,48伏系统可以使用更小的线束,这样既节省空间和重量,又能增强实体线束与计算器/计算机之间的兼容性。
从Stellantis运动部门采购的或源自“大众市场”技术产品的其他零部件,有时不需要做任何形式的改造就能运行良好——这种灵活有效的方法能够节约成本!例如,9X8的某些48伏电动机直接来自无人机。当然,这些电动机在汽车上应用的有效性借助专门的软件进行模拟和验证,但是不需要任何结构上的调整。
数字模拟还支持必要的定制——例如,排气口周围使用什么材料。这里的温度非常高,模拟显示,碳纤维车身结构需要采取保护措施,或者由铝或钛材料取代。这一点最初在设计纲要中即作为重点注意内容,在模拟阶段得到了验证,然后在第一次实车测试中再次得到验证。
数字开发结束后,工程师基于硬盘存储的9X8所有技术数据创造最初的1:1比例模型,先进行风洞测试,然后打造实体赛车,最后阶段的开发在赛道上完成。