Начало начал

Каждая модель Porsche берет свое начало в одном и том же месте — центре разработок в Вайссахе, местечке под Штутгартом. Процесс создания спортивных автомобилей — с электрическим сердцем или двигателем внутреннего сгорания, для обычных дорог или гоночных треков — скрыт от посторонних глаз. «Christophorus» было позволено заглянуть в тайные помещения на территории площадью около 100 гектаров.

   

Модели Porsche 718 Cayman
Расход топлива (смешанный цикл): 10,9–8,1 l/100 km
Выброс CO₂ (смешанный цикл): 249–185 g/km (по состоянию на 12/2020)

Публикуемые данные могут различаться в зависимости от страны.

Koнцепты

Сначала отдел моделестроения шаг за шагом с помощью модельной глины, а затем вырезанных из пластика элементов и различных способов быстрого прототипирования воплощает идею дизайнеров. «Мы делаем идеи осязаемыми» — так говорят о себе моделисты. Когда речь идет только о том, чтобы сделать пропорции будущей модели наглядными, используется большое количество различных пластиковых блоков. 

Однако первая визуальная модель всегда выполняется из модельной массы, чей коричневый цвет напоминает глину. Замечательное свойство модельной глины заключается, прежде всего, в возможности быстро менять форму. Здесь требуется большое ремесленное умение. В дальнейшем форма совершенствуется. И здесь перед разработчиками стоит каверзная задача, так как внешняя оболочка имеет решающее значение для аэродинамики изделия. Поэтому перед его сдачей в окончательном виде изготавливаются т. н. обтекаемые кузова, в которых швы, воздухозаборники, колесные ниши и другие детали почти соответствуют финальному серийному облику модели. Далее работа идет уже в находящейся рядом аэродинамической трубе.

Дизайн

Задачей дизайнера является выдвижение идей и их быстрая проработка до уровня готовности для принятия решения. Эскизы могут создаваться на бумаге или на планшете. За двухмерной графикой должна следовать трехмерная форма, сначала с помощью конструкторской программы в виртуальном формате, затем как физическая модель. Работа дизайнеров, моделистов и специалистов по аэродинамике в одном здании способствует как их общению, так и соблюдению секретности. В дизайнерской студии рождается нечто большее, чем просто форма кузова. Разработка салона включает в себя многое — от определения основных размеров вплоть до швов сидений.

Окончательное решение здесь тоже принимается на основе физических моделей: в отделе дизайна работают и мастера классических ремесел. Другие специалисты создают и опробуют то, что входит в понятие User Experience. Сюда относятся и виртуальные миры сервисов Porsche Connect. Для того, чтобы в конечном итоге всё сочеталось — форма с техническими требованиями, экстерьер с интерьером — необходима культура общения. Не случайно в офисе шеф-дизайнера стоит не письменный стол классической формы, а стол, за которым найдется место представителям всех дисциплин.

Литье

Даже среди тех, кто работает в Вайссахе, лишь немногим известно, что здесь уже с 1971 года в корпусе 1, сразу за бывшей главной проходной, имеется собственный литейный цех. Каждый рабочий день, в половине второго, после того как смесь металлов, то есть сплав, доведена до кондиции и проконтролирована, происходит литье. Расплавленная до более чем 700 градусов по Цельсию масса заливается в песчаные формы. Инструменты для производства форм разработаны и изготовлены на самом заводе. Отливаться могут и кожух электродвигателя величиной с барабан моечной машины, и тонкие детали кузова, которые мастер литья со своими крепкими работниками по готовности извлекают из форм.

Чаще всего это компоненты для автомобилей, которых ещё и в помине нет. Благодаря литейному цеху прототипы уже на достаточно раннем этапе разработок могут оснащаться и тестироваться с деталями, которые во всех отношениях отвечают стандартам серийного качества. В случае 3D-
печати, которая ограничена возможностью использования лишь нескольких материалов, это было бы нереально, так как специальные сплавы Porsche для элементов, подвергающихся большим нагрузкам, постоянно модифицируются. Даже незначительные изменения в составе могут, например, повысить прочность без утяжеления автомобиля. Благодаря собственному литью удается сохранять секрет состава материала.

Лобовая площадь

Безупречно обтекаемая форма кузова — это задача специалистов по аэродинамике. Это свойство выражается в коэффициенте лобового сопротивления воздуха (Cw). Чтобы его вычислить исходя из измерений в аэродинамической трубе, требуется точно определить лобовую площадь автомобиля. 

Сопротивление воздуха, а значит расход топлива и электроэнергии автомобиля существенно зависят от лобовой площади. Для ее измерения с погрешностью хотя бы в полторы тысячной требуется специальная аппаратура — устройство для измерения лобовой поверхности. Оно работает по принципу театра теней. Зеленая светодиодная полоса дважды медленно проходит по всей фронтальной части автомобиля. На стоящем сзади и абсолютно параллельном экране обозначается контур. Видеокамера фиксирует изображение на экране. Снимки затем сводятся на компьютере в единую картину, на основе которой с помощью программы обработки изображений вычисляется площадь лобовой поверхности.

Климатическая камера

Минус 40 градусов, как в Арктике, или плюс 90, как внутри стоящего где-нибудь в Аризоне автомобиля — при таких температурах хорошо себя чувствовать точно не будешь. Однако такие значения — обычное дело для четырех климатических камер в Вайссахе. А все потому, что в процессе разработки любой новый спорткар с кондиционируемым салоном должен выдерживать подобные условия неоднократно. 

При этом модель подвергается не только экстремальным температурным нагрузкам, но должна выдержать и дополнительные испытания. Примеры: после ночи в минус 18 градусов техник из краскопульта орошает водой стекла автомобиля. После этого запускается двигатель. По прошествии определенного времени лобовое стекло должно быть свободно от льда. В результате другого теста данные на центральном дисплее в салоне даже при плюс 40 и прямом свете (искусственного) солнца должны прекрасно считываться. Или: ручки дверей не должны блокироваться при минус 40. В климатической аэродинамической трубе на роликовом испытательном стенде симулируется поездка при экстремальной температуре, скажем, через перевал Таун в Долине Смерти (при уклоне подъема около 6 % на протяжении 27 километров). За рулем — опытный водитель-испытатель. Тесты для электромобилей примерно те же, что и для собратьев с ДВС.

Аэроакустическая труба

Получить достоверные данные измерений на прототипе при скорости 300 км/ч — так, если коротко, звучало главное требование к испытанию в аэродинамической трубе, введенной в эксплуатацию в 2015 году. Ее особенность заключается в сменяемых типах ленточных систем, с помощью которых движется поверхность под автомобилем. Так получают приближенное к реальности представление о потоке воздуха под днищем и в колесных нишах. Но для сидящих в машине важны не только подъемная и прижимная силы, сопротивление воздуха, но и возникающие при этом шумы. С распространением малошумных электромоторов данная тема приобретает все большее значение. 

Сегодня у Porsche каждый шестой вид измерений относится к аэроакустике. Для этого используются около 600 микрофонов над и рядом с автомобилем, создающие своего рода акустическую картину для точного определения источников шумовых помех. Особенно сложно с наружными зеркалами заднего вида, обтекаемыми воздушным потоком. Если оптимальное решение еще не достигнуто, эксперты по аэродинамике и акустике, разработчики кузова, эргономисты и дизайнеры совместно ищут решение за пультом управления. Специалисты высокой квалификации работают на аэроакустической трубе и других подобных установках круглосуточно.

Испытание привода

В Вайссахе производят все больше автомобилей с электроприводом. Половина из 18 стендов в новом корпусе для испытаний приводов, введенном в эксплуатацию в 2019 году, предназначена для тестов в большей или меньшей степени электрифицированных двигателей и коробок передач. Особый интерес представляет собственная разработка компании — комплексный высоковольтный стенд, позволяющий тестировать всю систему привода — двигатели для передней и задней оси, соответствующую силовую электронику и коробки передач — в сочетании с устанавливаемой позднее высоковольтной батареей. Она размещена в кондиционируемой капсуле безопасности под стендом, так как проходит типичные для Porsche тестовые циклы полного силового спектра.

Не менее важно поведение зарядки-разрядки, особенно когда требуется очень быстро и в большом количестве набрать и использовать заряд. Для этого в корпусе имеются различные виды зарядной техники, использующиеся в мире. Девять стендов для испытаний ДВС также в тренде устойчивого развития: благодаря гибкой системе снабжения здесь могут испытываться производимые с помощью электроэнергии углеродно-нейтральные виды топлива, так называемые e-fuels. Кстати, отдельных стендов для автоспорта у Porsche нет. Сотрудники привыкли, когда на одном стенде тестируется привод для будущей серийной модели, а рядом — для гоночной.

Интеграция электроники

Так называемый «дом тестов» — это, строго говоря, этаж в интеграционном центре электроники. Однако название обосновано: находящиеся под одной крышей специалисты добиваются безупречной работы всех электронных устройств — от стеклоподъемников до системы помощи водителю. Чтобы обеспечить результат уже на раннем этапе и задолго до выезда первого прототипа на дорогу, разработчики используют испытательные стенды аппаратно-программного моделирования. Блок управления и другие компоненты, например, фары или руль, соединяются с мощным компьютером размером со шкаф, который симулирует дорожную ситуацию, включая опасности и соответствующие реакции водителя. 

При этом четко фиксируется поведение блока, например, правильно ли и как быстро активируется нужная функция. Но перфекционистам этого мало. Для того, чтобы удостовериться в бесперебойной работе всего комплекса электронных компонентов, они собирают все блоки управления в лабораторный автомобиль. Он хоть не проезжает и метра, зато здесь все блоки подключены к настоящему кабельному стволу. И только все то, что в «доме тестов» получает положительную оценку, передается для испытаний в реальных условиях.

Паркинг прототипов

Наконец, дело доходит до сдачи продукта — и появляются прототипы. В настоящее время есть более 1 900 разработок автомобилей Porsche, в различной степени подлежащих маскировке и соблюдению секретности. В Вайссахе три уровня секретности изделий: агрегатоноситель, промежуточный и предсерийный этап разработки. Автомобиль промежуточной стадии на автосленге называется «мул» (у немцев свой жаргонный термин — Erlkönig, «лесной царь»). Все они внесены в электронный перечень. Те из них, которые подлежат маскировке, оснащены транспондером, обеспечивающим въезд в гараж прототипов. Сотрудники для доступа в эту сокровищницу автомобилей будущего также должны иметь электронный пропуск. Самый старый из гаражей находится рядом с главной проходной центра разработок.

Там на восьми этажах 255 стояночных мест — и этого недостаточно. В запасном, таким же образом защищенном паркинге, находящемся по соседству в коммуне Хемминген, 120 мест. И все равно не хватает, поэтому строится новый запасник для прототипов: 1 147 мест, 15 этажей, около 400 зарядных колонок. Так что в паркингах Вайссаха будет достаточно демонстрационного пространства для т.н. пусковых экзаменов или допуска к испытаниям. После того как предсерийные образцы, то есть наиболее продвинутые в разработке модели, завершат сложные дорожные испытания, перед ними часто ставятся другие задачи. Например, тесты в качестве агрегатоносителей последующих разработок.

Автоспорт

Автоспорт обогатил серийное производство множеством технологий — АБС и аэродинамика, PDK, турбодвигатель и 800-вольтная технология. Давление конкуренции ускоряет разработки для автоспорта: реальные результаты требуются в кратчайшие сроки. В то же время инженеры выигрывают в том, что их идеи не должны реализовываться в больших объемах. Они находят экзотические материалы и предлагают высокозатратные решения. Но предприятие извлекает пользу из опыта автоспорта и для не столь заметных сфер деятельности. Например, логистики. Поскольку в международных и часто проводимых гонках без дотошной проверки не используется даже винтик, логисты компании создали на базе SAP систему Porsche Racing.

Учитывается каждая деталь, например, характеристики электромотора стеклоочистителя определенного модельного года. Система позволяет найти любой инструмент для гоночной команды TAG Heuer Porsche Formula E, сменную коробку передач для авомобиля класса GT или запчасти для исторических автомобилей, участников гонок в Ле-Мане. Идет ли речь о заводской команде или о клиентских спорткарах, отдел автоспорта конструирует и обслуживает в четком ритме. Его потенциал полезен серийному производству не только в перспективном, но и в оперативном плане. Например, если разработка осуществляется в условиях нехватки времени или когда требуется решение сложных логистических задач.

Johannes Winterhagen
Johannes Winterhagen

Похожие статьи