Het ontwerpen van supersonische wielen voor de Bloodhound Supersonic Car

Anonim

Het ontwerpen van supersonische wielen voor de Bloodhound Supersonic Car

Automotive

David Szondy

20 maart 2015

12 afbeeldingen

De wielen van de Bloodhound SSC genereren 50.000 g 's, wat betekent dat veel technologie vereist is om ervoor te zorgen dat ze aan de taak voldoen

Als het Bloodhound Supersonic Car (SSC) -team het goed doet in zijn poging het record van de landsnelheid te verbreken, zal de auto reizen met 1.000 mph (1.609 km / h). Bij zulke snelheden zullen de wielen zo snel ronddraaien dat het raken van zelfs de kleinste steen catastrofaal kan zijn. Om zowel de auto als de bestuurder te beschermen, moesten de ontwerpers van Bloodhound met een paar hightech antwoorden komen om de wielen te bouwen en te beschermen tegen hun falen.

Schietend over zoutvlaktes voorbij de snelheid van geluid, heeft meer nodig dan motoren die waanzinnige hoeveelheden kracht uitstoten. Het vereist ook wielen die bestand zijn tegen stress dan dat een F1-raceauto eruitziet als een kinderwagen. Gebouwd door een consortium van bedrijven, moeten de wielen van de Bloodhound 7.5 ton (8.2 ton) ondersteunen, gewoon stil staan, dus het is geen wonder dat elke 90 cm (35.4 in) wielschijf 91 kg (200 lb) weegt.

Maar het is wanneer Bloodhound zijn run maakt dat de problemen echt beginnen. Op topsnelheid draaien de wielen met 10.200 tpm - en zelfs dit is een benadering omdat de Bloodhound naar verwachting de wielen zal overtreffen, dus het is niet zeker hoe snel het wiel daadwerkelijk op topsnelheid zal draaien. Bij het uitvliegen genereren de wielen 50.000 radiale g aan de rand, wat betekent dat een zak met suiker van 1 kg op de rand 50 ton (55 ton) of zo veel als een vrachtwagen met vrachtwagens zou wegen.

Om dat soort stress aan te kunnen, zijn de wielschijven gemaakt van een speciale aluminiumlegering gemaakt voor de nieuwste toepassingen in de lucht- en ruimtevaartindustrie 7037, die sporen van zink, koper en mangaan bevat. Dit is gesmeed tot een "kaas " in een 3600 ton (4.000 ton) hete pers en een 20.000 ton (22.000 ton) koude pers met een hoge graad van precisie om ervoor te zorgen dat elk wiel perfect gebalanceerd is.

Volgens Bloodhound SSC is het doel van al deze opwarming en pletten het persen van de kristallijne structuur van het aluminium om eventuele holtes te verwijderen en een sterkere, compactere matrix te vormen met een radiaal patroon zoals de spaken van een wiel.

Echter, een dergelijke versterking, gevolgd door precisiebewerking door het kasteelbedrijf en testen door Rolls Royce, heeft zijn grenzen en mocht het grondpersoneel een enkele steen over het hoofd zien of de auto die onder de woestijnbodem omhoogschiet, dan zouden de resultaten catastrofaal kunnen zijn. Een vreemd object dat op het wiel botst, kan de balans verliezen, waardoor de lagers snel beschadigd raken en de schommeling toeneemt totdat het wiel zichzelf uiteen scheurt op een manier die normaal alleen te zien is in een exploderende straalturbine.

Een ander gevaar is dat het voorwiel een kiezelsteen op het achterwiel of in het lichaam van de auto op supersonische snelheden kan ontsteken. Dit kan extreem gevaarlijk zijn voor de coureur Andy Green, ondanks de carboncomposietcockpit. Om hiertegen te beschermen, ontwikkelt Morgan Advanced Materials lichtgewicht composiet ballistische panelen om de cockpit en andere vitale delen te beschermen.

Deze panelen zijn lichtjes gebogen om in de cockpit en andere punten te passen, maar dit heeft als bijkomend voordeel dat het een oppervlak biedt voor vliegende voorwerpen om schuin te slaan in plaats van dood te gaan. De panelen zijn gemaakt van miljoenen geweven glasvezels die fungeren als energie-absorberende materialen. Ze werken niet door het projectiel te stoppen, maar door de energie te dissiperen. Volgens Morgan scheurt het projectiel de vezels kapot. Elke traan kost energie en terwijl het projectiel door de gelamineerde matten scheurt, verliest het veel energie en minimaliseert het schade.

Morgan heeft de glasvezelmatten onderworpen aan tests met een pistool dat is ontworpen om de kracht van een cricketbal te produceren met een snelheid van 2.000 km / u (3.218 km / h). Het bedrijf vuurde metalen sabots af die het grootste stuk simuleren dat van de wielen zou kunnen komen voorafgaand aan een totale storing, en de resultaten tot nu toe waren positief. De testpanelen zien eruit alsof ze zijn aangevallen door een cirkelzaag, maar ze slagen erin het projectiel afdoende te vertragen.

Als alles volgens schema verloopt, zal de Bloodhound volgend jaar zijn poging wagenrennen in Zuid-Afrika met zijn drievoudige krachtbron van een hybride raketmotor, F1-racemotor en de straalmotor van een Typhoon-jager.

De onderstaande video toont de samengestelde ballistische panelen die getest worden.

Bron: Bloodhound SSC

Wielbladen worden verwarmd voordat ze worden gesmeed

Smeden produceert een compactere, niet-lege aluminium structuur voor de wielen

De wielschijven zijn gesmeed in warme en koude hydraulische persen

Een van de wielspaties wordt gesmeed

Een ballistisch paneel op zijn plaats

Sabot vuurde op de ballistische panelen

Dwarsdoorsnede van een ballistisch paneel

Een ballistisch paneel dat wordt getest op schokbestendigheid

De schijven van de Bloodhound smeden

Inspectie van een wiel van de Bloodhound

Stappen in het bewerken van de Bloodhound 's wielschijven

De wielen van de Bloodhound SSC genereren 50.000 g 's, wat betekent dat veel technologie vereist is om ervoor te zorgen dat ze aan de taak voldoen