چگونه آیرودینامیک فعال جایگزین باله‌های ثابت در ابرخودروهای الکتریکی می‌شود

روز چهارشنبه، ۹ سپتامبر ۲۰۲۶ (۱۸ شهریور ۱۴۰۵)، زمانی که جدیدترین طرح‌های فراری لوسه (Ferrari Luce EV) الکتریکی منتشر شد، یک جزئیات بلافاصله توجه ناظران را به خود جلب کرد. همان‌طور که اینسایدای‌ویز (InsideEVs) گزارش داد: «چرخ‌های غول‌پیکر می‌توانند بمانند، اما باله ثابت عقب باید برود» [۱]. این قطعه آیرودینامیک ثابت که مدت‌ها جزء جدایی‌ناپذیر ابرخودروهای مخصوص پیست بود، از روی صندوق عقب حذف شده بود.[1]

این حذف صرفاً یک انتخاب زیبایی‌شناختی نیست. این موضوع نشان‌دهنده یک چرخش مهندسی بنیادین در بخش ابرخودروهای الکتریکی است؛ جایی که نیروی خشن آیرودینامیکی دوران احتراق به طور فعال در حال برچیده شدن است [۵]. در عوض، خودروسازان در حال استفاده از سطوح پویا و تغییرشکل‌دهنده‌ای هستند که تا همان هزارم ثانیه‌ای که به آن‌ها نیاز است، درون بدنه پنهان می‌مانند.[5]

فیزیک یک ابرخودروی الکتریکی این تغییر را دیکته می‌کند. خودروهای پیست بنزینی برای فشردن لاستیک‌های خود به آسفالت، به باله‌های ثابت و بزرگ متکی هستند. اما یک باله ثابت، مقاومت هوای (درگ) دائمی ایجاد می‌کند که مانند یک انگل، نیروی پیشرانه را به طور مداوم هدر می‌دهد [۴].[4]

در یک خودروی بنزینی، تاوان این مقاومت هوا تنها چند مایل بر گالن مصرف سوخت بیشتر است؛ یک نگرانی ناچیز در یک پیست بسته. اما در یک خودروی الکتریکی، مقاومت هوای دائمی، برد باتری را نابود کرده و حداکثر سرعت را محدود می‌کند. از آنجا که ابرخودروهای الکتریکی حامل پک‌های باتری سنگینی هستند - پک ۱۲۰ کیلووات‌ساعتی ریماک نورا (Rimac Nevera) وزن خودرو را به ۵۰۷۰ پوند می‌رساند - برای پیچیدن به نیروی رو به پایین (دان‌فورس) عظیمی نیاز دارند، اما نمی‌توانند تاوان مقاومت هوا در مسیرهای مستقیم را بپردازند [۲، ۶].[2][6]

راه‌حل، آیرودینامیک فعال است که تنها زمانی وارد عمل می‌شود که زاویه فرمان، موقعیت دریچه گاز و سنسورهای ترمز به آن‌ها نیاز داشته باشند. با استفاده از سطوح متحرک، ابرخودروهای الکتریکی به یک شخصیت دوگانه دست می‌یابند که خودروهای دارای باله ثابت نمی‌توانند با آن رقابت کنند [۴].[4]

به عنوان مثال، ریماک نورا از یک پروفیل کاپوت جلوی فعال، فلپ زیر بدنه و دیفیوزر عقب بهره می‌برد که در مسیرهای مستقیم در حالت اختصاصی «مقاومت هوای کم» عمل می‌کنند [۲]. در این پیکربندی، نورا به ضریب درگ تنها ۰٫۳۰ دست می‌یابد که به سیستم چهار موتوره ۱۹۱۴ اسب بخاری و گشتاور ۱۷۴۰ پوند-فوت آن اجازه می‌دهد تا شاسی را به حداکثر سرعت ۲۵۸ مایل در ساعت برساند [۲، ۶].[2][6]

عملکرد در مسیر مستقیم خیره‌کننده است - رسیدن به سرعت ۶۰ مایل در ساعت در ۱٫۸۵ ثانیه و طی کردن یک‌چهارم مایل در ۸٫۶ ثانیه - اما پیچیدن کاملاً به آیرودینامیک فعال بستگی دارد [۲]. وقتی راننده فرمان را می‌چرخاند، عناصر فعال باز می‌شوند. این تغییر پیکربندی لحظه‌ای، کل نیروی رو به پایین را در کسری از ثانیه ۳۲۶ درصد افزایش می‌دهد و لاستیک‌ها را بدون آسیب دائمی به پروفیل آیرودینامیک خودرو، به سطح جاده می‌فشارد [۲].[2]

فراتر از سطوح متحرک، طراحان ابرخودروهای الکتریکی در حال تغییر شکل کل شاسی برای مدیریت داخلی هوا هستند. لوتوس اویجا (Lotus Evija) بر اساس مفهوم تخلخل طراحی شده است؛ یعنی هدایت هوا از میان خودرو به جای مجبور کردن خودرو به شکافتن جو [۳].[3]

این جریان هوای داخلی یک هدف دوگانه را دنبال می‌کند. ناحیه مرکزی اسپلیتر جلوی اویجا، هوا را برای مدیریت حرارتی مستقیماً به داخل پک باتری هدایت می‌کند، در حالی که کانال‌های بیرونی، موتورهای الکتریکی جلو را خنک می‌کنند [۳].[3]

مدیریت حرارتی، متغیر پنهانی است که این تغییر آیرودینامیکی را پیش می‌برد. یک پیشرانه الکتریکی با عملکرد بالا، در طول تخلیه سریع و ترمز احیاکننده، گرمای عظیمی تولید می‌کند [۴]. اگر این گرما تخلیه نشود، سیستم مدیریت باتری برای جلوگیری از فرار حرارتی، قدرت را به شدت محدود خواهد کرد.[4]

ابرخودروهای سنتی از رادیاتورهای بزرگ در جلو برای خنک کردن موتورهای احتراقی خود استفاده می‌کنند و هوای گرم را از روی کاپوت یا کناره‌ها خارج می‌کنند. ابرخودروهای الکتریکی باید این جریان هوا را روی سلول‌های باتری و موتورهای مجزای چرخ‌ها هدایت کنند، که نیازمند مجاری داخلی پیچیده‌ای است که به عنوان کانال‌های آیرودینامیکی نیز عمل می‌کنند [۳، ۴].[3][4]

با هدایت هوا از میان شاسی به جای عبور آن از روی یک باله ثابت، خودرو اختلاف فشاری ایجاد می‌کند که آن را به سمت جاده می‌مکد، در حالی که سطح مقطع جلویی در معرض باد را به حداقل می‌رساند [۴]. این رویکرد اثر زمین، نیروی رو به پایین را با کسری از مقاومت هوای مرتبط با باله‌های نصب‌شده در بالا تولید می‌کند.[4]

حذف باله ثابت از فراری لوسه الکتریکی نشان می‌دهد که این فناوری در حال تبدیل شدن به استاندارد در سراسر صنعت است [۱]. برای یک کلکسیونر یا علاقه‌مند به پیست که امروز سفارشی ثبت می‌کند، این بدان معناست که نسل بعدی ابرخودروها به رویکرد رانندگی متفاوتی نیاز خواهند داشت؛ یعنی اعتماد به نرم‌افزار و محرک‌های پنهان برای چسباندن خودرو به زمین، به جای تکیه بر اطمینان بصری یک باله پیچ‌شده [۵]. از آنجا که خودروسازان برد و بازده حرارتی را در کنار زمان‌های ثبت‌شده در پیست در اولویت قرار می‌دهند، ویژگی بصری معرف دوران الکتریکی، چیزی نخواهد بود که به صندوق عقب پیچ شده است، بلکه چیزی است که درون بدنه پنهان شده است [۵].[1][5]