Vývoj závodního vozu svazují přísná pravidla Mezinárodní automobilové federace FIA. Je to ale velmi různorodá a zajímavá práce. Její detaily přibližuje Škoda na příkladu nové generace rallyového bestselleru Fabia Rally2.
Nový soutěžní speciál Škoda Fabia Rally2 postavený na základě nejnovější čtvrté generace oblíbeného sériového modelu Škoda Fabia už brzy vyrazí do světa. Vývojáři ze Škoda Motorsport právě dokončují vývoj vozu a chystají se na jeho homologaci a první nasazení v závodě.
Jak takový vývoj závodního speciálu probíhá, jakými pravidly se řídí a na jaká úskalí mohou inženýři narazit, prozrazuje v rozhovoru Aleš Rada, vedoucí techniky závodního vozu oddělení Škoda Motorsport.
Kdy vývoj závodního auta začíná, a jaký vztah má začátek vývoje k vývoji sériového vozu?
Pokud se bavíme o vývoji závodního speciálu dle pravidel pro kategorii Rally2, tak u té je podmínkou, že závodní auto musí vycházet ze sériového modelu. Z toho vyplývá, že je nezbytné navázat na vývojové práce kolegů v sériovém vývoji, které již byly realizovány na reálném sériovém voze. V minulosti jsme s vývojem soutěžního vozu začínali v různých obdobích vývoje sériového vozu. U některých našich speciálů jsme startovali ve chvíli, kdy už sériové auto nějakou dobu existovalo, u jiných jsme začínali ještě ve fázi, kdy bylo vše kolem sériového auta tajné.
Jak to bylo s aktuální novinkou?
V jejím případě jsme s vývojem začínali ještě před začátkem pandemie koronaviru, tedy v době dlouho před loňskou světovou premiérou nové generace modelu Fabia. Plán projektu a komunikace je takový, že závodní auto představíme zhruba rok po světové premiéře toho sériového. Je to ideální odstup, kdy využijeme toho, že Fabia čtvrté generace je stále nový vůz a my můžeme „sportovně“ navázat a představit závodní speciál.
Zdržela vás při vývoji pandemie?
Je pravda, že jsme museli trochu změnit způsob práce. V podstatě celý jeden rok vývoje jsme na autě pracovali téměř výhradně z domova, veškeré práce probíhaly v digitálním prostředí a nemohli jsme třeba stavět prototypy. Ve virtuálním prostředí jsme odvedli skutečně obrovské množství práce a oproti našim předchozím autům jsme se posunuli hodně vpřed ve využití různých simulací a dalších digitálních nástrojů. Auto jsme tedy v počítačích měli navržené a virtuálně vyzkoušené důkladněji než všechny předchůdce.
Jaké fáze vlastně vývoj závodního auta má?
Ty etapy jsou podobné jako u vývoje sériového vozu. Na počátku je určitá vize, myšlenka, proč se to auto dělá, do jaké kategorie má patřit a z jakého modelu má vycházet. U nás je to dlouhodobě Fabia, protože je to kompaktní vůz, který požadavkům na rally vůz vyhovuje z portfolia automobilky nejvíce. V další fázi musíme vyhodnotit potenciál sériového vozu a jeho „přetavení“ do závodního auta. Musíme si určit, co od auta a jeho jednotlivých částí očekáváme, co čekáme třeba od podvozku, motoru, transmisí a dalších konstrukčních celků. Děláme si výkonnostní rozvahu, ve které samozřejmě míříme na špičku dané kategorie. Víme, jaké je současné auto, víme, co zhruba může přinést v následujícím období konkurence a snažíme se tomu přizpůsobit tak, abychom byli vždy v čele. Z této rozvahy vyjde definice resp. koncept auta, dle kterého pak začínáme konstruovat. Nejprve právě v počítačích, vytvoříme kompletní konstrukční data, pak přicházejí na řadu různé numerické simulace, aerodynamické, pevnostní výpočty, simulace chlazení a podobně.
A pak už následuje prototyp?
Ano, následně postavíme prototypy, v případě nového vozu jsme začali s dvěma testovacími vozy. Následují praktické zkoušky, ať už jednotlivých komponent na zkušebních stavech nebo samotného auta. To testujeme jak v laboratořích, například v aerodynamickém tunelu, tak s ním pak vyrážíme na jízdní testy. Při nich se vždy ukáže, co můžeme ještě zlepšit a eventuálně předělat. Harmonogram je takový, že vždy chceme stihnout cca dvě konstrukční smyčky. To znamená, že v případě problémů stihneme díl předělat a podrobit ho kompletním testům ještě jednou. Když takto auto dokončíme, následuje homologace a tím je v podstatě jeho technický stav z drtivé většiny zmrazen. Pak už můžeme auto jen ladit a nastavovat na různé povrchy, tedy různé typy asfaltů, šotoliny a na sníh. Systém vývojových tzv. „jokerů“ nám dává možnost v průběhu trvání homologace změnit některé díly. Stávající systém je takový, že v prvních dvou letech po homologaci lze uplatnit maximálně 5 jokerů. Ve druhých 24 měsících máme k dispozici 5 jokerů jako paket (tj. musí se realizovat najednou) plus 2 další jokery.
Jak vás ve vývoji omezují pravidla?
Pravidla jsou striktní. Vyžadují například, aby byla karoserie závodního auta shodná s tou u sériového vozu, výjimkou je jen možnost rozšířit auto pomocí blatníků a nárazníků a také můžeme do podlahy zabudovat tunel pro vestavění pohonu 4×4. Koncept přední i zadní nápravy závodního auta musí být typu McPherson, podvozkové díly jsou kompletně náš vývoj a se sérií nemají nic společného. Totéž platí o převodovce. Na druhou stranu motor musí vycházet ze sériového agregátu. V tomto případě to ovšem může být motor z jiného sériového vozu koncernu. Pro kategorii Rally2 musí mít motor maximální objem 1,6 litru.
Existují při vývoji nějaké finanční limity?
V zásadě jsme při vývoji limitováni jen naším rozpočtem, pravidla nic takového nehlídají, není tu žádný finanční strop. Ale finanční strop platí pro cenu závodního auta. Abychom vůz mohli nabídnout zákazníkům, musíme dodržet přísný finanční limit maximální ceny auta ve specifikaci Ready to race. Tento termín znamená, že se jedná o závodní vůz, který splňuje všechna pravidla (bezpečnostní, technická, sportovní) potřebná pro start vozu na asfaltové soutěži. Limit platí i pro cenu některých důležitých náhradních dílů. Mezinárodní automobilová federace FIA kontroluje faktury a platby. V praxi pro naše zákazníky k těmto základním specifikacím nabízíme i řešení, respektive díly, které například zvyšují komfort posádky tím, že např. uzpůsobují interiér individuálním potřebám, zvyšují odolnost vozu proti opotřebení atd. V těchto případech se jedná o příplatkovou výbavu.
Dává nové auto šanci na nějaké revoluční změny?
Pravidla naší kategorie jsou daná už od roku 2012. Co se různých technických řešení týče, na revoluční změny nebo vynálezy je tak prostor hodně omezený. Vývoj závodního auta podle pravidel je většinou o tom, že hledáte detaily a možnosti, kde z auta dostat víc a v podstatě se neustále asymptoticky blížíte k určitému teoretickému maximu výkonnosti. Nový model dává šanci na větší změny, dává nám možnost využít některé nové vlastnosti sériového auta.
A jaké vlastnosti to byly u nové generace modelu Fabia?
Nová Fabia má delší rozvor než ta předchozí, sériové auto je malinko širší, což nám umožňuje pracovat s uspořádáním interiéru, které může ovlivnit výšku těžiště, rozložení hmotnosti mezi přední i zadní nápravu atd. Karoserie využívá ve velké míře vysokopevnostní plechy, což v našem případě má pozitivní vliv na tuhost karoserie a tedy jízdní vlastnosti a také na bezpečnost posádky. Máme také větší motorový prostor, což má vliv na uložení agregátu a ovlivnilo např. i konstrukci převodovky. Auto ale má např. i větší čelní plochu, s čímž musíme pracovat z hlediska aerodynamiky tak, abychom dosáhli potřebné aerodynamické efektivity, tj. maximálního přítlaku a minimálního čelního odporu.
Jak moc vám při vývoji pomáhají předchozí zkušenosti?
Velmi. S oblibou říkám, že osobní zkušenosti jsou nepřenositelné. A od dob vývoje modelu Fabia WRC, který vycházel z první generace vozu Fabia, jsme zkušeností nasbírali spoustu. Předchozí auto je vždy zdrojem mnoha informací, známe jeho silné a slabé stránky a u nového tak vždy pracujeme na tom, abychom ty slabiny eliminovali. Při vývoji auta tedy vycházíme z několika pramenů: ze sériového modelu, ze zkušeností s předchozím autem, ale také se samozřejmě díváme kolem sebe, co dělá konkurence. V minulosti jsme se u ní často inspirovali v některých konstrukčních detailech a těší nás, že nyní se s našimi myšlenkami setkáváme u vozů, které nedávno představila konkurence. Vývoj soutěžního vozu je podstatě vrcholová disciplína a tak je dobré v rámci zvyšování vlastních kompetencí se neustále rozhlížet, aby nám takříkajíc neujel vlak.
Kde můžete být při vývoji nového auta kreativní?
Pravidla sice spoustu věcí definují přísně, ale na druhou stranu je tu samozřejmě prostor pro různá kreativní řešení. Vezměte si třeba hmotnost. Ta má přísně daný minimální limit, ale my se můžeme rozhodnout, jak tu hmotnost v autě rozložíme. Ať už z hlediska rozložení mezi nápravy, nebo umístění z hlediska výšky těžiště. To samozřejmě chceme mít co nejníže a využíváme k tomu tzv. ližiny – tedy díly, které chrání spodek vozu. Čím těžší mohou tyto ližiny být, tím pro nás vlastně lépe. Řešíme i rozložení hmotnosti ve smyslu setrvačnosti kolem svislé osy auta. Ta totiž má např. vliv na jeho ovladatelnost a stabilitu. Když je hmotnost daleko od osy, a má tak velký moment setrvačnosti, je auto více stabilní, ale negativně to může ovlivnit rychlost reakce vozu na impuls od volantu. Tyto vlastnosti se pak následně projeví i v nastavení dalších skupin, jako jsou tlumiče, pružiny, stabilizátory ale i diferenciály. Tím se vlastně dostáváme k dalším tématům technické kreativity. Variant nastavení tlumičů, diferenciálů, pružin je teoreticky nekonečné množství.
Spolupracujete při vývoji s ostatními odděleními v automobilce?
Ano, velmi intenzivně. Spolupracujeme se všemi odděleními Technického vývoje Škoda Auto, ale také s oddělením kvality, marketingem, výrobou a dalšími odděleními firmy. Některé vývojové práce zastaneme sami, ale s řadou věcí nám intenzivně pomáhají kolegové ze sériového vývoje. Od začátku projektu jsme v úzkém spojení s oddělením designu. Naši inženýři dále navazují na práci kolegů, kteří tvořili sériovou karoserii. Sériový vývoj nám pomáhá i s řadou simulací a výpočtů v oblasti konstrukce a stavby karoserie. S inženýry z oblasti aerodynamiky ze sériové produkce optimalizujeme aerodynamiku závodního auta. Pomáhají nám kolegové z vývoje elektroniky. Při vývoji motoru intenzivně využíváme poznatků a zkušeností z vývoje seriových motorů. V této oblasti s kolegy v sériovém vývoji úspěšně spolupracujeme více než 10 let. Karoserie pro testovací vozy pro nás staví oddělení stavby prototypů, které dělá i prototypy sériových aut. Se splněním některých legislativních požadavků a požadavků homologace nám pomáhá oddělení technické konformity. Té spolupráce je opravdu spousta a omlouvám se těm kolegům, které jsem nezmínil. Know-how navíc sdílíme napříč celým koncernem Volkswagen.
A jak můžete vy pomoci při vývoji sériových aut?
My můžeme přispět například zkušenostmi z naší práce, respektive tím, že u nás inženýři sériového vývoje získají nové zkušenosti a rozšíří si obzory. Na některých projektech u nás opravdu spolupracují inženýři z vývoje sériových aut. Vývoj sériového auta a závodního auta se přeci jen liší hlavně v tom, v jakém čase a v jakém počtu lidí vývoj probíhá. U sériového vývoje se jedná o obvykle delší vývojový cyklus a vývojový tým je podstatně větší než u nás ve sportovním oddělení. A tak pro kolegy ze série je naše prostředí zajímavé svoji komplexitou a tím, že získají zkušenosti v trochu v jiných podmínkách, než na jaké jsou zvyklí.