Aerodynamika závodních vozů kategorie T1 Dakar Rally: 2.část

 Úvod

První část blogu byla zaměřena na Dakar Rally z širšího pohledu. Byly popsány náročné podmínky, ve kterých se bojuje o výhru v mnoha kategoriích. Konkrétně to jsou vysoké teploty, dlouhé vzdálenosti a náročný terén, kde závodí kategorie motocyklů, čtyřkolek, historických vozů, sériových vozů, prototypových vozů a nákladních vozů. Pozornost poté byla zaměřena na kategorii prototypových vozů T1, a detaily týkající se především aerodynamických úprav Shreka, které byly provedeny v režii našeho technického týmu v čele s Jiřím Teichmanem.

Shrek před a po aerodynamické úpravě

V této, druhé, části budou popsány kromě dalších technických vlastností Shreka i konkurenční vozy a rozdílné koncepty. Nepůjde jen o vozy současné, ale i o dominující vozy z let, kdy Martin Prokop na Dakaru začínal s prvními variantami Shreka. Popsány budou i jednotlivé změny v regulacích kategorie T1, jako je například vznik současné kategorie T1+, kde jsou doposud nejrychlejší a nejodolnější vozy Dakar Rally.

Začátky v Dakar Rally za dominance Peugeotu

Letošní Dakar Rally byl pro Martina Prokopa už devátou zkušeností s touto disciplínou, ne každý Dakar jel ale Martin se Shrekem. Vše začalo v roce 2015, kdy se Martinovi splnil sen a přijal nabídku továrního týmu Toyota posadit se za volant Toyoty Hilux na Dakar Rally 2016. Jak název kapitoly napovídá, v tomto roce započala tříletá dominance Peugeotu. Šlo o tovární tým Toyoty a vůz byl na vysoké úrovni schopný vítězství. Důkazem byly výsledky týmového kolegy Giniela de Villierse, kterému se s Toyotou v minulosti podařilo nasbírat 3 medaile. Podobně jako je tomu dnes, i tenkrát měly tovární týmy nejrychlejší piloty, kteří měli mnohdy příliš vysoké tempo a spousta z nich na to doplatila. Zatímco soukromníci a menší týmy jeli pomalejší tempo a více šetřili vozy. Martina Prokop je jedním z nejlepších českých pilotů rally, přesto ale s touto disciplínou tenkrát neměl žádné zkušenosti a před závodem proběhlo pouze jedno testování v Dubaji. Výhodou ale bylo přesunutí Dakaru z Peru a součástí etap tak nebyl obtížný písek a duny. Na závodu, kde je zkušenost to nejcennější, se Martinovi podařilo s navigátorem Janem Tománkem dosáhnou úctyhodné 14. místo.

Tehdejší vozy nebyly z pohledu rychlosti a odolnosti na takové úrovni jako ty dnešní. Podmínky v Jižní Americe ani neumožňovaly tak velké průměrné rychlosti a etapy byly rozdílného charakteru s mnoha technickými úseky. Také je důležité zmínit, že o vítězství v kategorii T1 bojovaly především vozy Peugeotu, Mini a Toyoty. Dominantní Peugeot se od dvojice aut odlišoval základní koncepcí - šlo o vůz s náhonem na zadní nápravu. Využil tím výhodu psanou v regulacích, kdy v podkategorii T1 – 4x2 bylo možné použít větší kola a pneumatiky a minimální váha vozu byla oproti 4x4 menší. Mezi výhody větší kol patří především větší objem pro absorbování energie, méně častá deformace a celkově kolo za závod udělá méně otáček. Na druhou stranu je kolo těžší, je potřeba více místa pro rezervu a z hlediska aerodynamiky je větší čelní plocha. Čtyřletý program Peugeotu, působící od roku 2015 do roku 2018, vsadil na tuto kartu a vytvořil velmi zajímavý vůz, se kterým po prvním neúspěšném pokusu vyhrál tři zbývající.

Z leva Toyota, Peugeot, Toyota a Shrek (2017)

Oproti konkurenci byla hlavní výhoda již zmíněná hmotnost vozu. Vůz byl lehký a mrštný a velmi málo trpěl na defekty. Inženýrům se podařilo celý pohonný systém umístit do zadní části vozu, a to včetně chladícího systému s mezichladičem, který byl potřeba pro dvakrát přeplňovaný vznětový šestiválec. Výsledkem byl tvar vozu podobající se karoserii “Hatchback” s dvěma obrovskými nasávacími otvory na stranách a jedním na střeše. Objemná rezervní kola se podařilo umístit podélně-vertikálně před zadní kola, jako to má nyní Shrek. Velkou výhodou koncepce Peugeotu je přední část, kde se díky absenci výměníku podařilo odstranit oblast stagnačního tlaku velkým otvorem v přední masce vozu. Nevýhodou tohoto konceptu bylo vyšší těžiště a umístění výměníků “nad motor”, které nebyly kryty rámem v případě převrácení na střechu. Taková situace byla pro speciál definitivním koncem, což pro konkurenci neplatilo.

První varianta Shreka (2017)

Dalšího Dakaru (2017) se Martin Prokop poprvé účastnil s vlastním týmem a novým autem – Ford F150 Raptor, který dostal dnes už slavnou přezdívku Shrek a odstartoval tak sérii evolucí, trvající dodnes. Už tenkrát měl vůz pětilitrový osmiválec z vozu Ford Mustang s restriktorem, který vydržel až do roku 2023 a vystačil si s jedním vodním výměníkem v přední části vozu. Narozdíl od Shreka, kterého známe dnes, se první varianty více podobaly sériovému vozu, protože používaly menší kola. První varianta vozu se týmu povedla a Martin si Shreka pochvaloval. Výsledkem bylo 11. Místo, kdy v top 10 byly pouze vozy Mini, Peugeotu a Toyoty. S tehdejšími zkušenostmi týmu MP-Sports jde o neuvěřitelný výsledek. V dalším ročníku Dakar Rally se podařil s vylepšeným Shrekem další skvělé umístění - 7. místo.

Shrek na Dakar Rally 2018 v Jížní Americe

Dominance Mini a vznik kategorie T1+

Po odchodu Peugeotu se Dakar Rally přesunul na Blízký východ, konkrétně do Saudské Arábie, kde je dodnes. Změny na Shrekovi v letech 2019 až 2021 se odehrávaly především pod kapotáží, v naladění jednotlivých součástek, a z hlediska aerodynamiky byly změny minimální. Na Dakar Rally v roce 2019 se podařilo MP Sports obsadit 6. místo a výhercem se stal vůz stejné koncepce – Toyota Hilux. Vozy jsou na první pohled velmi podobné a z pohledu aerodynamiky mají pouze jeden zásadní rozdíl, a to čelní plocha. Ford F150 Raptor patří do vyšší velikostní třídy pick-up než Toyota Hilux. To s sebou nese problémy jako vyšší hmotnost a větší aerodynamický odpor.

Shrek poprvé v Saudské Arábii na Dakar Rally 2019

Shrek vedle Toyoty a dalších vozů

V letech 2020 a 2021 se na první příčku vrátil koncept podobný Peugeotu - speciál s náhonem pouze na zadní kola ve tvaru “hatchbacku”. Jde o MINI JCW Buggy zkušeného německého týmu X-Raid, který dominoval před Peugeotem v letech 2012-2015 s vozem koncepce 4x4. MINI se poučilo vsadilo na stejnou kartu jako Peugeot a mimo variantu 4x4 vyvinulo MINI JCW Buggy, nový vůz koncepce 4x2. Důvody byly stejné, jako v případě Peugeotu - menší minimální hmotnost a větší kola s pneumatikami. Pro vůz byl použitý léty vyladěný vznětový šestiválec umístěný stejně jako u Peugeotu vzadu uprostřed vozu, nicméně už se nevyhnuly umístění výměníků chladícího systému i do přední části. Na druhou stranu umístění výměníku v přední části vozu je jedno z nejlepších řešení z hlediska vysokého průtoku proudu vzduchu, který je nerozrušený. Výstupy chlazení byly umístěny do podběhu předních kol, což zajišťuje velký rozdíl tlaku na vstupu a výstupu. Vzduch k mezichladiči je poté přiveden velkým nasávacím otvorem na střeše vozu, za kterým je další vstup pro sání motoru. Díky malé čelní ploše, tvaru zadní kabiny, která je tvarována vzhledem k minimalizaci oblasti úplavu, a vhodně umístěným vstupům a výstupům chladicí soustavy se jedná o velmi povedené auto z hlediska aerodynamiky. Odpor bude pravděpodobně velmi podobný jako u dříve dominantního Peugeotu. V letech 2020 a 2021 bojovala o vítezství s MINI hlavně Toyota s vozem Toyota Hilux. Přestože měla větší hmotnost, menší kola a větší aerodynamický odpor, dařilo se jí díky velmi dobře naladěnému vozu, zkušeným jezdcům a náhonu 4x4 dosahovat vždy na druhé místo. Oproti Mini se tyto vozy potýkaly s častými defekty kol kvůli zmíněným nedostatkům.

Z leva Peugeot, Shrek a MINI (varianta 4x4)

V této době Audi skončil program Formule E a před přesunem do královny motorsportu Formule 1 se tovární značka rozhodla přesunout na 3 roky do Dakar Rally. Vzhledem k tradici náhonu na všechna kola Audi Quattro, musel mít i tento speciál náhon 4x4 a zároveň splňovat dnešní trendy ekologie. Výsledkem měl být hybridní speciál, který by ze své podstaty měl vyšší hmotnost než konkurence. Ve spojení s tehdejšími pravidly (malá kola pro 4x4) by takový vůz měl jen malou šanci na vítězství. Mezinárodní automobilová federace FIA na to zareagovala rozšířením o kategorii T1+, kdy největší a nejdůležitější změnou byly parametry kol a podvozku, konkrétně:

• Větší průměr kol 37 palců jako u kategorie 4x2 (původně 32 palců)
• Větší šířka kol 320 mm (oproti původním 245 mm)
• Dráha odpružení podvozku 350 mm (namísto původní 280 mm)

To posunulo rychlost speciálů kategorie T1 na novou úroveň a z nejrychlejší kategorie Dakaru se stala ještě rychlejší kategorie. Stejně jako většina konkurence, i MP-Sports se přesunuli do kategorie T1+ a kvůli tomu Shrek prošel největší vizuální změnou od prvotní verze. Kvůli větším rozměrům kol nebylo možné umístit rezervy pod vůz a přesunuly se tak před zadní kola. Byla vyrobena nová kapotáž z uhlíkového vlákna a vytvořen nový tvar vozu, jehož aerodynamické vlastnosti byly definovány v minulém díle. Výhru v tomto roce Dakaru si připsala Toyota GR DKR Hilux a dříve rychlé MINI s náhonem na zadní nápravu se umístilo až na 6 místě. Tímto víceméně odzvonilo vozům se zadním náhonem a varianta MINI pro kategorii T1+ nebyla tak úspěšná především z důvodu, že nejlepší inženýři a konstruktéři z týmu se přesunuly do Audi.

Shrek pro kategorii T1+

Vozy Dakar Rally 2024 a nově představená Dacia

Letos většinu pozic v TOP 10 obsadily vozy Toyota Hilux. Zbylé pozice patřily vždy po jednom Audi RS Q e-tron, Prodrive BRX Hunter T1+, Century CR6-T a Shrekovi, kdy se Martinovi Prokopovi s Viktorem Chytkou podařilo dosáhnout na neskutečné páté místo. Před rozborem jednotlivých vozů je potřeba zmínit nezanedbatelný faktor a nejsilnější kartu MP–Sports, posádku vozu. Na tak obrovské vzdálenosti, kterou posádky speciálů musí překonat, se jezdecký styl na výsledku projeví ve větší míře než u ostatních motorsportů. Posádka Shreka má z jedné strany nevýhodu, že nemá žádné servisní kamiony nebo týmové kolegy, kteří by jim dodali potřebné díly v případě poruchy. Proto na etapy vozí větší množství náhradních dílů než konkurence a nemohou si dovolit držet tak vysoké tempo jako ostatní vozy v TOP10. Na druhou stranu jde o nejsilnější zbraň. Díky zkušenostem, talentu a sehranosti dokáže posádka Shreka držet velmi vysoké tempo s minimem defektů a podobných problémů, které jsou na Dakaru běžné. Dobré výsledky MP-Sports jsou dány celkovou souhrou týmu a jezdeckého stylu Martina s Viktorem.

Toyota GR DKR Hilux je nejlepším vozem s tvarem podobajícímu se pick-upu. Důvodem je obrovská zkušenost s tímto závodem, velké finanční prostředky továrního týmu a postupné evoluce vozu. V budoucnu lze očekávat, že se na vyšší příčky podívá také speciál od Fordu, postavený na základě Fordu Ranger (menší model než Raptor), který je zatím v ranné fázi vývoje. Protože jde o tovární značky vyrábějící produkční vozy typu pick-up, z pohledu marketingu se tyto vozy musí podobat produkčním verzím. Výsledkem je například tvar předních blatníků, které mají podobné aerodynamické vlastnosti jako ty Shrekovi před optimalizací (viz. minulý článek). Podstatnější nevýhodou je oblast korby, která se také musí podobat produkční verzi a vzniká tak velká oblast úplavu. Ze strany vozu si lze všimnout otvorů s profilem, které se snaží tuto oblast redukovat. Nicméně ostatní vlastnosti vozu z pohledu chlazení, podvozku a výkonu motoru jsou na nejvyšší úrovni.

Shrek pronásledovaný Toyotou (2023)

Aerodynamicky nejpropracovanější vůz je bezpochyby Audi RS Q e-tron. Vůz má jedinečnou koncepci sériového hybridu, která zahrnuje tři elektromotory z Formule E, 52kWh baterii vážící 375 kg, 300 litrů velkou nádrž a dvoulitrový přeplňovaný motor z DTM běžící na konstantní otáčky. Již zmíněnou slabou stránku vozu je vysoká hmotnost, která se projevuje častými problémy s podvozkem. Na druhou stranu veškeré komponenty vozu jsou velmi kompaktní a povedeně rozmístěny. Vůz má tak nízké těžiště (baterie v podlaze) a malý moment setrvačnosti. Vzhled poté nelze porovnat s žádným z vozů, jde o aerodynamicky propracovaný tvar bez kompromisů. Konstruktéři a aerodynamici měli tu výhodu, že při návrhu byli známi posádky a jejich rozměry. Kabina vozu tak mohla být tvarována na míru. Celkem jsou na vozu tři hlavní vstupy pro chlazení, konkrétně přední pro chlazení elektroniky (přední elektromotor, baterie) a zadní rozdělený na vstup do mezichladiče turbodmychadla a chlazení motorů (dvou elektrických a jednoho spalovacího). Oproti minulému Dakaru byly změněny kryty rezervních kol. Nyní lze kolo vyměnit rychleji, ale pneumatika narušuje proudění a zvětšuje aerodynamický odpor.  

Audi RS Q e-tron 2024 

Century je výrobce vozů specializující se na Rally Raid. Century CR5 se stal oblíbeným vozem soukromníků díky jednoduchosti a spolehlivosti za dostupnou cenu. Po mnoha zkušenostech s vozy 4x2, je nový Century CR6-T nasazený do letošního pro sběr dat a zkušeností pro chystaný Century CR7. Nechybí přeplňovaný motor, kapotáž z uhlíkového kompozitu a kompaktní tvar. Z pohledu jednoduchosti má vůz stejně jako Shrek shodná všechna 4 spodní ramena a 4 horní ramena. Motor je ale na rozdíl od Shreka uložen uprostřed a má dvě, nikoli jedno, turbodmychadlo uložené mezi hlavami šestiválcového motoru do V. Je obdivuhodné, že se podařilo zachovat koncepci typickou pro vozy se zadním náhonem, kdy je za posádku motor, nádrž, rezervní kola, převodovka a část chladicího systému. Většina vozů kategorie T1+, jako Shrek nebo Toyota, mají motor vepředu, za ním převodovku a výměníky chladícího systému jsou jak v přední, tak v zadní části.

Shrek pronásledovaný vozem Century (varianta 4x2)

Do posledního odstavce patří vedle BRX Hunteru T1+ také nově představená Dacia Sandrider, protože je postavena v úzké spolupráci právě s týmem Prodrive, který stojí za BRX. Letošní BRX Hunter T1+ je už několikátá evoluce původního vozu a pravidelně se umisťuje na předních příčkách. Z týmu Prodrive byla převzata nejen technika, ale i nejrychlejší piloti Loeb a Al-Attiyah. Vnější design Dacie, a tím i externí aerodynamika, se od BRX Hunteru ale zásadně liší. Dacia vsadila na ostré hrany a tvary, i přes to se podařilo dosáhnout dobrých aerodynamických vlastností. Například čelní sklo je pro lepší výhled posádky natočeno pod větším úhlem, což má na aerodynamický odpor špatný vliv. Nejspíše proto je na přední část střechy umístěn usměrňovač proudu, podobně jako to má Shrek na A sloupku. Další odlišností od Hunteru je sací otvor chlazení, který se nyní přesunul ze střechy nad rezervní kola. Ani Dacia se nevyhnula použití prvku podobajícímu se zadnímu křídlu. Nejspíš nejde o redukci vztlaku jako v případě Hunteru, ale o redukci odporu (zmenšení oblasti úplavu).

BRX Hunter T1+, Shrek 

 Render představené Dacie

Žádný ze zmíněných vozů se Shrekovi nepodobá, protože základy Shreka pochází z roku 2017. Nicméně díky mnoha evolucím Prokopova speciálu, které doprovází nesmírné množství zkušeností, tvoří MP-Sports velmi silný a jedinečný tým, který svým způsobem nemá konkurenci.

Pokud máte zájem o další informace, neváhejte nás kontaktovat na email:info@techsoft-eng.cz