WRC-TECH: El túnels de vent en la història del Campionat del Món de Ral·lis (Part 1)

Els túnels de vent han estat presents en la història del WRC des del moment en què els fabricants es van adonar que l’aerodinàmica també podria tenir un paper important en la lluita. El paper dels túnels de vent en la història del Campionat del Món de Ral·lis (fins a 2016) és el que intentarem revisar en les següents línies. El paper que han jugat en l’actual generació de cotxes (2017) serà analitzat en el segon article, que es publicarà d’aquí a unes setmanes.

Un túnel de vent és una instal·lació on el vent, generalment produït pels ventiladors, s’utilitza per estudiar i mesurar l’acció del flux d’aire al voltant d’un sòlid (un cotxe de ral·li en el nostre cas), com Bruno Chanetz els va definir*. Són la millor eina que tenim per a racionalitzar el rendiment aerodinàmic dels vehicles. Les actualitzacions aerodinàmiques tenen sempre els mateixos objectius: càrrega, l’equilibri davant/darrera, refrigeració i reduir al mínim la resistència.

Citroën C4 WRC avaluació del túnel de vent al Laboratoire Aérodynamique Eiffel (París, 2006)- imatge d’auto123.com

França

Encara que el primer túnel de vent conegut està datat en el 1871, la història dels túnels de vent i els ral·lis va començar el 1911. Aquell any, el municipi de París va obligar al Sr. Gustave Eiffel a moure el túnel de vent que havia construït al peu de la seva famosa Torre. Llavors va començar la construcció del Laboratoire Aérodynamique Eiffel, situat al districte d’Auteuil, amb un nou túnel de vent (soufflerie en francès) que encara està en funcionament actualment. Només dos anys més tard, Peugeot hi va enviar el seu primer model d’un cotxe per a una avaluació en el túnel de vent. Molts anys més tard, Peugeot va repetir la mateixa operació, pel desenvolupament aerodinàmic d’un dels seus models de cotxes de ral·li més exitosos, el 206 WRC. El resultat va ser tan bo que ho van fer de nou en 2003, aquesta vegada per al disseny del Peugeot 307 WRC.

Peugeot 307 WRC model d’avaluació del túnel de vent en el Laboratoire Aérodynamique Eiffel (LAE, París, 2003) – imatge de LAE


Tots dos cotxes van ser avaluats als túnels de vent utilitzant models a escala. Els models a escala s’utilitzen en les primeres etapes del desenvolupament del cotxe. Són fàcils de modificar, normalment amb argila en el passat, o amb parts de plàstic i metall en el present. I es poden provar en instal·lacions més petites (i més barates), normalment més disponibles que els túnels de vent de mida completa. Però la petita escala també té problemes, amb el factor d’escala com el més important. A més, la velocitat de l’aire està limitada en aquest tipus de túnels de vent, ja que difícilment es poden assolir velocitats superiors a 30 m/s (108 km/h).

Peugeot també va utilitzar el túnel de vent Max Sardou (Saint-Soupplets, prop de París) per al desenvolupament del 206 WRC, una altra instal·lació per a l’avaluació de models a escala. Per a l’avaluació de models de mida completa, el fabricant francès va aprofitar algunes de les excel·lents instal·lacions disponibles a França, com el túnel de vent S4 de l’Institut Aérotechnique (IAT) situat a Saint-Cyr-l’École, prop de Versalles. Van desenvolupar allí l’aerodinàmica del 205 Turbo 16 el 1984. Altres cotxes de ral·li, com el Seat Córdoba WRC, s’han desenvolupat en aquest túnel de vent (túnel de viento en castellà).

La companyia germana de Peugeot dins del grup PSA, Citroën, també era client habitual del Laboratoire Aérodynamique Eiffel. Els models d’escala d’alguns dels cotxes de ral·li Citroën més reeixits van ser avaluats allà, des de Xsara WRC (2001) fins a C4 WRC (2006) o el DS3 WRC (2010).

Citroën Xsara WRC avaluació del túnel de vent al Laboratoire Aérodynamique Eiffel (París, 2002) – imatge per auto123.com

Fins i tot amb un model d’escala, l’ús de la tècnica de visualització de fum permet als enginyers comprovar el flux al voltant del cotxe en àrees específiques, per validar el disseny aerodinàmic del cotxe de ral·li.

Citroën DS3 WRC avaluació del túnel de vent en el Laboratoire Aérodynamique Eiffel (París, 2010) – imatge de Zeppelin


El túnel de vent a gran escala de S2A (Souffleries Aéroacustiques Automobiles, un consorci entre PSA i Renault) situat també molt a prop de Versalles, a Montigny-le-Bretonneux, va ser una de les instal·lacions utilitzades per Citroen per a l’avaluació aerodinàmica de models a gran escala, com ho van fer amb el C4 WRC en 2006.

Citroën C4 WRC avaluació del túnel de vent de mida real a les instal·lacions de S2A (Montigny-le-Bretonneux, 2006) – imatge de S2A



L’ús de cotxes d’escala real té alguns avantatges sobre els models d’escala: es poden reproduir condicions reals, especialment en termes de velocitat del vent, i no hi ha cap factor d’escala. Però són més cars i hi ha menys instal·lacions disponibles.

Itàlia

El desenvolupament de cotxes de ral·li a escala real també va estar al darrere de l’èxit dels icònics cotxes de ral·li Fiat i Lancia en els anys 70 i 80. I la major part d’aquest desenvolupament va tenir lloc en tres instal·lacions, totes situades al voltant de Torí.

Prototip de Lancia Stratos al túnel de vent Pininfarina – imatge de Lancia Stratos


El túnel de vent Pininfarina, situat a Grugliasco, va començar a funcionar el 1972, com el primer túnel de vent (galleria del vento en italià) amb la capacitat de provar cotxes de mida completa a Itàlia, però també un dels primers del món en aquell moment. L’aerodesenvolupament dels Lancia Stratos i del Lancia 037, entre d’altres, va tenir lloc en aquesta instal·lació.

prototip de Lancia Rally 037 al túnel de vent Pininfarina, 1980 – imatge de Lancia.

Les peces de llana que es poden veure unides a tots dos cotxes és un dels mètodes de visualització més simples utilitzats en túnels de vent, coneguts com a tècnica de Tuft. Permet als enginyers avaluar el camí que l’aire segueix sobre el cotxe, de manera que poden validar si coincideix amb el que havien imaginat durant la fase de disseny.

La imatge de dalt també inclou (a la part superior) un exemple d’alguns dels resultats que s’obtenen normalment durant una prova de túnel de vent: el coeficient d’arrossegament (Cx) i els coeficients de sustentació de l’eix frontal i posterior (Cza i Czp). Aquests coeficients s’obtenen després de mesurar les forces d’arrossegament i sustentació del túnel de vent. Les forces de sustentació es mesuren utilitzant cèl·lules de càrrega, que estan connectades als sensors visibles a la imatge sota les rodes.

El túnel de vent de Pininfarina encara està en ús: un dels últims models avaluats recentment va ser el Hyundai i20 Coupé WRC, on els enginyers de Hyundai van tenir l’oportunitat de provar totes les modificacions introduïdes en el cotxe l’any passat.

Hyundai i20 Coupé WRC test al túnel de vent Pininfarina, 2020 – imatge extreta d’aquest vídeo per Hyundai Motorsport



Un segon túnel de vent a Itàlia estava darrere de l’èxit dels cotxes de ral·li italians en els anys 80. Va ser el túnel de vent FIAT situat a Orbasano, on es va desenvolupar l’aerodinàmica de models com el del Lancia Delta S4, el ECV (prototip del Grup S) o el del Lancia Delta HF.

Prototip Lancia Delta S4 al túnel de vent de Fiat, 1985


A més de l’aerodinàmica externa, els túnels de vent també són molt útils en el desenvolupament del refredament dels fluxos interns. Amb aquest propòsit, Fiat i Lancia van utilitzar el túnel de vent climàtic de l’Industria Piemontese Radiatori per Automobili (IPRA) situat a Pianezza, també prop de Torí. L’avantatge d’aquesta instal·lació era el fet que permetia treballar a diferents temperatures de l’aire.

Alemanya

L’alma mater de Porsche, Ferdinand Piëch, sempre va mostrar gran fe en aerodinàmica com una de les eines clau per guanyar carreres. Primer va utilitzar el túnel de vent (Windkanal en alemany) per a la millora del disseny de l’aerodinàmica dels cotxes Porsche que competien a Le Mans ja en 1966. El resultat va ser que el Porsche 906 va guanyar la categoria Protos 2l aquell any i va acabar en la quarta, cinquena i sisena posició en la classificació absoluta final.

Així que, quan va quedar clar que el seu disseny més exitós, el Porsche 911, tenia una tendència a aixecar la part posterior a alta velocitat, la solució era òbvia. El seu equip d’enginyers, dirigit per Tilman Brodbeck, va desenvolupar una sèrie d’experiments al túnel de vent de la Universitat de Stuttgart per confirmar com l’aire estava aixecant la part posterior del 911. Per resoldre’l, van dissenyar un espècie de llavi que feia d’spoiler (conegut des de llavors com a cua d’ànec) i van obtenir una reducció del 50% en sustentació.

911 Carrera RS 2.7 model de mida real avaluada al túnel de vent de la Universitat de Stuttgart (Stuttgart, 1973) – imatge de Porsche



La imatge de dalt també mostra com es mesurava la càrrega en cada eix en aquests anys: l’ús de suports penjants per a cada eix, connectats a les cel·les de càrrega.

Ferdinand Piech no va ser només un pioner en l’ús de túnels de vent per a l’esport de l’automòbil. També va ser un dels primers a considerar crucial mantenir el secret en les proves de túnel de vent. Un bon exemple d’això va ser el procés de disseny de l’Audi 100. El seu concepte de disseny aerodinàmic va sorgir de cinc túnels de vent, cadascun contractat per treballar en una secció separada del cotxe, mentre que a ningú se li va permetre veure el cotxe en la seva totalitat. Aquest secretisme és la raó per la qual era (i continua sent) tan difícil trobar imatges de proves de cotxes de ral·li en túnels de vent, especialment de fabricants alemanys o japonesos.

El túnel de vent d’Audi a Ingolstadt va veure el desenvolupament dels diferents models Audi Quattro, així com altres models de cotxes de ral·li del grup VAG, com el Skoda Fabia WRC. Però no s’han trobat imatges de cap d’aquestes proves.

A més, tampoc hem trobat imatges de les proves del túnel de vent del VW Polo WRC. El desenvolupament inicial es va dur a terme el 2012 al túnel de vent disponible a les instal·lacions de Volkswagen a Wolfsburg. No obstant això, a causa de la manca de tapís rodant, la majoria de les proves es van desenvolupar al túnel de vent de l’Institut de Recerca per a Sistemes i Vehicles Automobils (FKFS) de la Universitat de Stuttgart. Aquesta va ser una de les poques instal·lacions a gran escala amb tapís rodant disponible en aquest període a Europa, i també va ser utilitzada ocasionalment per Skoda Motorsport.

Vídeo sobre el túnel de vent de l’Institut de Recerca per a Sistemes i Vehicles Automotius (FKFS) – Universitat de Stuttgart

Desafortunadament per a Volkswagen Motorsport, el tapís rodant es va incorporar al túnel de vent del VW Wolfsburg el 2017, massa tard per a l’equip, ja que ja s’havia retirat de la competició llavors.

Ford Europe


De la mateixa manera, no hi ha imatges disponibles de les proves de túnel de vent de Ford, que s’han desenvolupat repetidament al túnel de vent disponible al Centre de Disseny de Merkenich de Köln. El disseny i desenvolupament de models de Ford com el Ford RS 200, la Sierra Cosworth RS, l’Escort Cosworth RS, el Focus WRC o el Fiesta WRC van tenir lloc allà. Les úniques imatges que hem trobat són de l’estudi de disseny on es van preparar els models a avaluar al túnel de vent.

Ford Escort Cosworth model RS per a l’avaluació de túnel de vent a MGA DesignStudio – imatge de Stephen Harper

Japó

Els fabricants japonesos Mitsubishi i Subaru van desenvolupar l’aerodinàmica de la majoria dels seus models de ral·li en els seus propis túnels de vent. Però, com que tots ells confiaven en estructures europees per a la gestió dels seus programes WRC, molt sovint el refinament o el desenvolupament posterior es va produir en instal·lacions europees, principalment al Regne Unit, com veurem més tard.

Mitsubishi va fer el disseny de l’aerodinàmica dels diferents models de Lancer Evo Grup A al túnel de vent dins de la Mitsubishi Heavy Industries Headquarters a Hyogo-ku, prop de Kobe.

2015 Subaru WRX STI NBR avaluació del túnel de vent a Subaru Instal·lacions a Gunma – imatge de Subaru Motorsport


De la mateixa manera, el disseny i desenvolupament de la majoria dels diferents models de la Subaru Impreza WRC va ser realitzat per l’equip de disseny de Fuji Heavy Industries (FHI) en el seu propi túnel de vent, disponible dins de la seu de FHI a Gunma.

Les activitats de motoresport de Toyota en ral·lis s’han gestionat des d’Europa des de la creació, en la dècada del 70, del Toyota Team Europe. No és d’estranyar que Toyota hagi realitzat la major part del treball de desenvolupament de l’aerodinàmica en els túnels de vent europeus. De fet, Toyota compta amb dos túnels de vent d’escala 50% a la seu europea de Köln. Però, per a l’avaluació de models a gran escala, van utilitzar altres instal·lacions. Aquest va ser el cas de desenvolupament aerodinàmic del Corolla WRC, que va tenir lloc a les instal·lacions de la Fundació Germano-Holandesa de Túnels de Vent (DNW) situada a Marknesse (Països Baixos). El vídeo següent mostra bones imatges de les proves desenvolupades per al disseny de l’ala posterior de Corolla.

Avaluació al túnel de vent de mida real, a les instal·lacions de la DNW, del Toyota Corolla WRC- vídeo realitzat per ModelMotorsport

Regne Unit

Com s’ha comentat anteriorment, i a causa de la pràctica comuna dels equips de ral·li privats (Ralliart, Prodrive, M-Sport o Tommi Mäkinen) que gestionen les activitats de ral·li dels grans fabricants (Mitsubishi, Subaru, Ford o últimament Toyota), també és habitual que els equips utilitzin túnels de vent més propers (europeus) durant el desenvolupament de noves evolucions del cotxe. En el cas de Ralliart, a més del túnel de vent de Mitsubishi al Japó, van utilitzar altres instal·lacions per al desenvolupament del diferent grup de Lancer Evo A: el túnel de vent S10 a l’IAT a Saint-Cyr-l’École o el túnel de vent de la British Motor Industry Research Association (més conegut com a MIRA) situat a Nuneaton, Warwickshire). No obstant això, per al Lancer WRC04, l’equip va demanar ajuda a Lola, no només a causa del seu túnel de vent, situat a Cambridgeshire, sinó també per les capacitats de disseny aerodinàmiques de l’equip de Lola, que va desenvolupar la singular aerodinàmica d’aquest model, com ja vam revisar en un article anterior.


La imatge de dalt mostra un altre mètode per mesurar les càrregues en un túnel de vent: utilitzant un braç de suport, connectant les cel.les de carrega amb la part superior del túnel de vent.

Subaru (Prodrive) Ford i Austin també van utilitzar les instal·lacions de la MIRA durant el treball de desenvolupament d’alguns dels seus models WRC: l’Impreza WRC en el cas de Prodrive (que es va dur a terme sota la guia de Peter Stevens), el Ford RS 200 o el Sierra Cosworth RS en el cas de Ford, i el MG Metro 6R4 desenvolupat pel Grup d’Aerodinàmica de la Austin-Rover amb el suport de l’equip Williams de F1, en el cas d’Austin.

Subaru Impreza WRC S3 argila-modificada per al túnel de vent

Corea del Sud

Des que Hyundai es va unir oficialment al WRC el 2014, el desenvolupament aerodinàmic dels diferents models WRC de l’i20 ha estat sempre realitzat per l’equip de desenvolupament aerodinàmic de Hyundai en el túnel de vent aeronàutic Hyundai a gran escala (HAWT) disponible al Districte B del Centre de Namyang R&D (sud-oest de Seül).

Diagrama del Hyundai Aeroacústic Wind Tunnel (HAWT) en el Namyang R&D Center – imatge de Hyundai



El túnel de vent de Hyundai, com la majoria dels túnels de vent a gran escala, és un túnel de vent de circuit tancat (coneguts com a tipus Göttingen). És una instal·lació ideal per als cotxes WRC, ja que es poden generar vents de fins a 200 km/h. Amb un cost de 45 milions de dòlars, va ser construït per Aiolos, un dels proveïdors més grans del túnel de vent del món.

L’augment de la capacitat i potència de les eines numèriques de simulació (CFD) ha permès a alguns fabricants, en els últims anys, dissenyar els seus models de cotxes de ral·li sense cap suport de túnel de vent. Un dels primers cotxes de ral·li dissenyats exclusivament per CFD va ser l’última evolució del Subaru Impreza, el S14 WRC’08 que va participar en el Campionat del Món de 2008.

P. Solberg/P. Mills, Subaru Impreza S14 WRC’08, Ral·li Catalunya 2008, 5è – imatge de Subaru World Rally Team



L’ús de només eines basades en CFD ha demostrat ser eficient, però els resultats numèrics sempre requereixen ser validats experimentalment. És el que va fer Subaru (Prodrive) mesos després que el cotxe aparegués al WRC, enviant el cotxe al túnel de vent per validar el disseny. És una prova que els túnels de vent encara juguen (i continuaran jugant) un paper clau en el desenvolupament dels cotxes. Llarga vida als túnels de vent!

Aquesta és la primera d’una sèrie de dos articles dedicats al paper dels túnels de vent en la història de la WRC. La segona, sobre el paper dels túnels de vent en l’actual generació de WRC (2017) serà publicada en unes setmanes.

Si trobeu o teniu informació o imatges que faltin sobre aquesta publicació, no dubteu a contactar-nos, enviant un correu electrònic a wrcwings@gmail.com. Ens encanta aprendre!

Subscriu-te

El butlletí del motor en català

Totes les novetats de casa nostra en la nostra llengua

Subscriu-te
Notificació de

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments