VBB-3: студенческая команда готова обновить мировой рекорд

Студенческая команда из Университета штата Огайо при поддержке французской компании Venturi Avtomobiles готова побить собственный рекорд скорости среди машин с электродвигателями. На прошлых выходных они представили гоночный болид Venturi Buckeye Bullet-3. Потенциально он способен развить скорость выше 644 км/ч и установить новый мировой рекорд.

Ранее команда VBB установила рекорды в 2009 и 2010 годах, испытывая первую и вторую версию полностью электрического болида на высохшем солёном озере Бонневилль в штате Юта. В прошлом году прототип VBB-3 разогнался до 386,757 км/ч. С тех пор он был существенно модифицирован, став почти вдвое мощнее.

Команда VBB готова побить свой прошлый рекорд (фото: venturi.fr).

Предварительные испытания проходили в городе Коламбус, штат Огайо. В качестве отправной точки при дизайне VBB-3 был взят лучший электродвигатель Venturi, используемый в последних спорткарах этой фирмы. Синхронизировать работу пары таких двигателей оказалось проще, чем разрабатывать один более мощный. К тому же, их удалось разместить один за другим, упрощая охлаждение и оптимизируя аэродинамику.

Болиду третьей версии придали ещё более вытянутую форму и оснастили его плоскими воздухозаборниками для снижения лобового сопротивления. Как и его предшественники, он похож на самолёт без крыльев. В качестве хвостового оперения у VBB-3 установлен вертикальный киль. Кокпит сделан из углеродного волокна производства Dallara Automobili.

Поначалу команда планировала сделать монолитный корпус из углеродного волокна и широко использовать композитные материалы для снижения массы болида, но эта задача оказалась неподъёмной на уровне студенческого проекта. Расчёты прочности для композитных конструкций с такими габаритами и условиями эксплуатации выполнить довольно сложно, да и стоимость карбонового шасси взлетала под миллион долларов. Вдобавок, задача усложнилась необходимостью обеспечить быструю замену севших батарей, что в монолитном корпусе сделать невозможно.

По правилам FIA, новый рекорд считается установленным только в том случае, если команда смогла дважды побить предыдущий в течение одного часа. Все системы у VBB-3 работают с предельно высоким напряжением. Буквально за минуту они перегреваются сами, нагревая и разряжая батареи до критических значений. Поэтому на вторую попытку нужны не только свежие аккумуляторы, но и перезаправка системы охлаждения.

Прототип Venturi Buckeye Bullet 3 (фото: Jonathan M. Gitlin / ArsTechnica).

Оперативная замена аккумуляторов потребовала вернуться к более классическому дизайну и концепту «стальной трубы». Алюминий, магниевые сплавы и другие материалы давали небольшую экономию веса при многократном увеличении стоимости, сложности изготовления и ремонта в полевых условиях. «Когда вы посреди пустыни и между попытками у вас меньше часа, трудно найти что-то более практичное, чем классическая стальная трубка», – комментирует руководитель группы Дэвид Кук (David Cooke).

Компенсировать потерю скорости из-за увеличения массы помогла улучшенная аэродинамика. Для этого команда использовала продольную компоновку всех элементов и экстремально узкий дизайн корпуса. Практически по всей длине машины разместили силовую установку. Два электромотора пиковой мощностью по 1500 лошадиных сил (1119 кВт) подключены к электрической трансмиссии. Через неё они синхронно передают крутящий момент на переднюю и заднюю пару колёс. Такая схема вносит гораздо больший вклад в развитие электромобилей, чем просто создание более мощного двигателя.

Питаются моторы от двух огромных блоков литий-ионных аккумуляторов, расположенных слева и справа за креслом пилота. Каждый такой блок содержит по четыре батареи, обычно устанавливаемые по 1-2 в другие электрокары Venturi Avtomobiles. Постоянное напряжение от аккумуляторных блоков преобразуется в переменное через два инвертора производства American Traction Systems.

«Ключевой компонент – это подходящий источник энергии. У VBB-2 использовались водородные топливные элементы, а сейчас мы вернулись к литий-ионным аккумуляторам», – комментирует Дэвид Кук.

Испытания прототипа VBB-3 (фото: Jonathan M. Gitlin / ArsTechnica).

Другая важная модификация затронула тормозную систему. VBB-3 – единственный прототип с фрикционным тормозом, работающим на скорости свыше 480 км/ч. После долгих поисков команда остановила свой выбор на углерод-углеродных дисках аварийной тормозной системы реактивного самолёта Embraer ERJ 145. По расчётам их использование способно сократить тормозной путь до трёх километров и сделать само торможение более контролируемым.

Поскольку электродвигатели обладают большим крутящим моментом, а от болида требуется просто разогнаться по прямой, команда использовала двухскоростную коробку передач.

Система охлаждения VBB-3 сильно отличается от таковой в серийных автомобилях. Задача болида – установить рекорд, продержавшись пару минут на запредельных нагрузках. Обычное воздушное охлаждение создаёт большое сопротивление и приводит к вибрации корпуса на больших скоростях, поэтому в VBB-3 используется замкнутый масляный контур. Циркулирующее масло предварительно охлаждается. Во фронтальной части болида расположен алюминиевый резервуар, который перед стартом наполняют льдом. Двигатель включается только после того, как температура всей системы охлаждения выровняется и станет близкой к 0°.

«Мы прокачиваем масло над батареями, инверторами и электромагнитами двигателей для наилучшего охлаждения. Такая система гарантирует, что вы не превышаете критические значения температуры всех компонентов», – пояснил Кук.

Деннис Дин (Dennis Dean) из Международной автомобильной федерации (FIA) подтвердил официальный статус нового рекорда и посетил мастерскую, где был создан самый мощный в мире электромобиль. «Я действительно очень впечатлен, – сказал Дин, комментируя достижения команды. – Я знал, что это была очень сложная работа, потребовавшая знаний из разных областей, но я действительно поражен их глубиной. Энтузиазм и талант создали невероятное сотрудничество между автомобильной компанией и группой студентов».