El Hyundai Kona EV, el cotxe de ral·li desenvolupat per Paddon Rallysport Group, Hyundai Nova Zelanda i els seus socis i presentat al món la setmana passada va mostrar no sols un camí a seguir quant a l’electrificació dels cotxes de ral·li, sinó també algunes solucions aerodinàmiques originals que probablement veiem en el futur en altres cotxes. Donem un cop d’ull a elles, ja que inclouen un enfoc diferent del que s’esperaria trobar en un cotxe de ral·li «normal».
El disseny de l’aerodinàmica de l’automòbil ha estat desenvolupat per Universitat de Canterbury Motorsport (UCM), un grup creat en aquesta Universitat que està darrere d’altres iniciatives en el motoresport, com participar regularment en les competicions Formula Student. L’equip de la UCM inclou un grup de joves i apassionats enginyers que han estat responsables de l’aerodinàmica, les proves i les tasques de fabricació. També han participat en el disseny del xassís, juntament amb Rory Callaway, Enginyer de Disseny i Desenvolupament Mecànic a Paddon Rallysport. El cotxe ha estat construït en el taller de l’equip situat en Cromwell, i el cost total del projecte és de només 1,5 milions de dòlars.
El disseny de l’aerodinàmica d’un cotxe de ral·li elèctric ha de tenir en compte necessàriament el fet que el cotxe és elèctric. És a dir, que el consum (o l’autonomia) és significativament més important que en un cotxe de ral·li habitual (amb motor de combustió). Això significa que no sols la càrrega ha d’adquirir-se amb un cost mínim de resistència de l’aire (com succeeix amb l’actual generació de cotxes WRC), sinó que aquesta resistència ha de minimitzar-se tant com sigui possible, fins i tot a costa de perdre una mica de càrrega. I això és el que l’equip de la UCM ha aconseguit.
La primera solució aerodinàmica original proposta en el Kona EV de Paddon s’introdueix clarament per a reduir la resistència: la proposta d’una presa d’aire en la part més alta del parabrisa. A diferència dels cotxes de ral·li normals, on la presa d’aire és una part separada en la part superior del sostre, la nova presa d’aire consisteix en un petit orifici en la part superior del parabrisa. La conseqüència és una reducció de l’aàrea frontal del cotxe. Com sabem, la resistència depèn tant de l’àrea frontal com del coeficient de resistència (Cx o Cd), per la qual cosa qualsevol reducció de l’àrea frontal és bona per a reduir la resistència. Però la solució és tan bona que aporta avantatges addicionals: l’absència d’una presa prominentsignifica que l’aire pot fluir sobre el sostre sense enfrontar-se amb cap pertorbació. El resultat és que el flux d’aire arriba més net i més ràpid a l’aleró posterior, fent-lo més efectiu en la generació de càrrega.
I encara un tercer avantatge d’aquesta solució: la capa límit es redueix. Aquesta és la capa creada quan l’aire (o qualsevol altre fluid) flueix prop d’una superfície, a causa de la fricció. Aquesta capa tendeix a augmentar en alçada al llarg de la superfície. Com més gran sigui l’alçada d’aquesta capa, major serà l’arrossegament (per fricció) que generi. L’eliminació de part d’aquesta capa feta per la nova presa significa que l’arrossegament (de fricció) també es redueix. Com a resultat, la nova solució contribueix a una reducció significativa de la resistència, així com a un augment de la càrrega generada en l’aleró posterior. Una solució simple però molt sàvia.
La segona solució original és el disseny del divisor frontal. De nou, la cerca per la mínima resistència explica probablement la forma arrodonida del divisor frontal, en oposició a les línies rectes dels divisors frontals dels actuals cotxes del WRC. Sent un cotxe SUV, el Kona pateix d’una alçada respecte al terra més alta que en els cotxes habituals del WRC, per la qual cosa és possible que finalment hagin d’afegir l’habitual banda vertical sota el divisor, per a aconseguir una major reducció de la quantitat d’aire que flueix sota el cotxe. La raó per la qual no s’ha inclòs és de nou per a minimitzar la resistència.
Probablement per la mateixa raó (la resistència), el cotxe inclou només una aleta frontal a cada costat del para-xocs davanter. Encara així, es pot generar càrrega en el frontal , mentre que la resistència no és tan alta com ho seria amb dues aletes.
La tercera novetat introduïda per PRG és el disseny de l’aleró posterior. Inclou una doble ala només en la zona darrere de la carrosseria del cotxe, mentre que en tots dos costats del cotxe el pla inferior s’ha reubicat en la part inferior de la placa laterall. Una vegada més, la cerca de la mínima resistència sembla estar darrere d’aquesta decisió de disseny: l’ús dels dos plans es limita a la part posterior de la carrosseria del cotxe, mentre que en els costats (més exposats), les ales s’han separat, la qual cosa condueix a una menor resistència. A més, aquest disseny minimitza la pertorbació causada en l’aire que flueix a banda i banda del cotxe per la presència dels miralls laterals.
La separació entre les dues ales centrals és significativament menor que l’habitual en altres ales posteriors de cotxes del WRC. La raó és que els cotxes del WRC només poden utilitzar una ala i un pla inferior, fixat al parabrisa, mentre que en l’ala del cotxe del Paddon, el pla inferior no està fixat, i actua com una segona ala (el que no està permès en el WRC per la normativa). Situar-la tan prop de l’ala superior permet accelerar l’aire entre les ales, així com forçar el flux d’aire sota l’ala inferior, augmentant la seva eficiència en la generació de càrrega.
Una altra característica important de l’ala posterior és la presència de tres petits perfils d’ala en el costat exterior de les plaques laterals de l’ala. Encara que són molt petits, poden contribuir a la generació de càrrega, aprofitant l’aire que flueix en el costat extern de les plaques finals. L’ala posterior es recolza en suports amb forma de coll d’ànec, que també actuen com a aletes verticals en els girs aprofitant el flux d’aire lateral per a generar càrrega addicional. Aquest efecte es veu reforçat per la grandària de les plaques laterals.
Durant el desenvolupament del paquet aerodinàmic del Kona EV, fins al més petit detall ha estat considerat. Fins i tot el disseny dels miralls laterals ha estat optimitzat per a generar una mica de càrrega addicional, introduint una doble ala sota el mirall, similar al disseny original vist en el WRC de Yaris en 2017 (però prohibit per la FIA poc després).
La generació de càrrega sota el cotxe està garantida per la presència d’un difusor posterior. Encara que les imatges disponibles no ho mostren clarament, sembla ser el mateix disseny de difusor vist en el Hyundai i20 AP4++ també dissenyat per Paddon i Hyundai Nova Zelanda, que ja vam avaluar el 2018. També és el mateix difusor posterior vist en el Hyundai i20 Coupé WRC entre 2017 i 2019, però desplaçat a una posició més endarrerida.
Tant els passos de roda davanters com els posteriors inclouen obertures per a l’extracció de l’aire de refrigeració dels frens, la qual cosa també és important per a eliminar l’aire de sota el cotxe, reduint així la sustentació. La ventilació posterior segueix l’últim disseny vist en el cotxe oficial del Hyundai WRC, amb les reixetes de ventilació col·locades en orientació vertical. El major nombre de branquies redueix significativament l’espai per a l’eliminació d’aire, i permet un bloqueig més fàcil pel fang o la neu. Per a evitar això, s’espera que apareguin algunes modificacions en la pròxima evolució del cotxe.
Mentre que en les imatges disponibles no s’ha observat cap presa d’aire per a la refrigeració del fre posterior, la presa d’aire inferior en el para-xocs davanter mostra dos grans orificis en tots dos costats, molt probablement dissenyats per a portar aire fred per a la refrigeració dels frens davanters.
L’aerodinàmica interna també ha estat objecte d’importants esforços per part de l’equip de disseny, ja que la refrigeració també és una qüestió important per als vehicles elèctrics. El motor d’un cotxe elèctric té camises de refrigeració, amb l’objectiu d’eliminar l’excés de calor. L’objectiu principal de la refrigeració en un cotxe elèctric és el conjunt de bateries. La descàrrega d’una bateria genera calor, i les bateries han de treballar a la temperatura de funcionament adequada, per la qual cosa la refrigeració ha de ser dissenyada adequadament.
Les imatges facilitades per PRG mostren l’ús d’un gran radiador darrere de l’entrada d’aire frontal. Aquest radiador té dues parts: el costat esquerre s’utilitza per a refredar el motor davanter (el Kona en la seva versió de ral·li té dos motors, de 220 kW o 295 CV cadascun) com es mostra en els tubs del costat esquerre de la foto. Les imatges disponibles no permeten determinar si la part dreta del radiador s’utilitza per al motor posterior o per a la refrigeració de les bateries. L’extracció de l’aire del radiador del compartiment del motor es realitza a través de les dues grans obertures situades a banda i banda del capó.
Com en el cotxe elèctric de carretera Kona, les bateries estan situades sota el cotxe (sota la placa metàl·lica que es veu a la foto). La calor s’elimina a través de canals de refrigeració construïts al voltant de les bateries, amb l’ajuda d’un fluid refrigerant, que es refreda amb aire en qualsevol dels radiadors del cotxe.
En resum, un treball excel·lent i molt específic desenvolupat per PRG i UCM, que demostra que han estat capaços de proposar noves solucions que aviat podran veure’s en el WRC, no sols en l’estat de l’art de la tecnologia elèctrica, sinó també en una ciència més antiga i desenvolupada
