راز آرامش پورشه ؛ شبیه‌ساز FaSiP چگونه کابین را در سکوت غرق می کند؟

شرکت پورشه تأکید ویژه‌ای بر آرامش کابین و کیفیت سواری محصولات تولیدی خود دارد. این خودروساز پیشگام آلمانی با انجام آزمایش‌های مختلف سعی می‌کند آسایش سرنشینان خودروهای خود را تضمین کند. نکته جالب اینکه این برند لوکس از یک شبیه‌ساز پیشرفته هم برای بهبود شاخص NVH کمک می‌گیرد. این شبیه‌ساز به اختصار FaSiP نام دارد.

شاخص NVH در خودروها چیست؟

در دنیای مهندسی خودرو، شاخص NVH از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این شاخص که به اختصار از سه واژه Noise (صدای مزاحم)، Vibration (لرزش) و Harshness (میزان سختی) برگرفته شده، نقش مستقیمی در کیفیت سواری و آسایش کابین یک خودرو دارد. اهمیت این شاخص اکنون به قدری زیاد شده که خودروسازان مطرح دنیا، از جمله پورشه، هر ساله بودجه قابل توجهی را صرف تحقیق و توسعه درباره آن می‌کنند.

به طور کلی NVH به صداها و لرزش‌هایی اشاره دارد که توسط صدها منبع مختلف تولید می‌شوند. سطح و بافت جاده، سیستم انتقال قدرت، تایرها، ترمزها و حتی ساختار بدنه همگی در ایجاد صدا و لرزش نقش دارند. گاهی اوقات لرزش‌ها مستقیماً با یک منبع مرتبط نیستند، بلکه ریشه آنچه حس می‌شود، با قسمتی دیگر مرتبط است. برای مثال یک پنل بدنه ممکن است در اثر تحریک هارمونیک بخش دیگری به لرزش بیفتد.

از عایق‌های سنگین تا شبیه‌سازی رایانه‌ای

در سال‌هایی که هنوز بهره‌گیری از ابرکامپیوترهای قدرتمند در صنعت خودرو رایج نشده بود، مهندسان برای کاهش صدا از عایق‌های ضخیم و سنگین استفاده می‌کردند و خودروها با لایه‌های متعدد مواد جاذب صدا پوشانده می‌شدند. جالب اینکه در برخی پروژه‌ها، مهندسان برای پیدا کردن منشأ یک صدای ریز اضافی، داخل صندوق عقب می‌نشستند تا در حین حرکت، محل دقیق لرزش یا صدا را شناسایی کنند.

با ورود ابررایانه‌های قدرتمند و گسترش استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری طی دو دهه اخیر، امکان مدل‌سازی مسیر انتقال صدا و لرزش یا همان NVH از منبع تا کابین فراهم شده است. این تحول باعث شده تحلیل‌ها دقیق‌تر و سریع‌تر انجام شوند. با این حال، تست‌های جاده‌ای واقعی همچنان بخش مهمی از فرایند توسعه خودرو باقی مانده‌اند. زیرا بسیاری از رفتارهای دینامیکی تنها در شرایط واقعی قابل ارزیابی هستند.

شبیه‌ساز FaSiP ؛ آزمایشگاه پیشرفته پورشه در وایساخ

شرکت پورشه برای ارزیابی بهتر NVH یک پلتفرم پیشرفته به نام FaSiP دارد. این پلتفرم از سال گذشته به مرکز تحقیق و توسعه کمپانی واقع در وایساخ آلمان اضافه شده است. به گفته پورشه، پلتفرم FaSiP می‌تواند خودرو کامل یا قطعات جداگانه مانند اکسل‌ها را از نظر لرزش بررسی کند. در صورت ارزیابی خودرو کامل، مدل مورد تست روی جایگاه مخصوص قرار می‌گیرد. هر چرخ روی یک تسمه فولادی مستقل با ضخامت ۰.۴ میلی‌متر حرکت می‌کند. سرعت این تسمه‌ها متغیر و قابل تنظیم بوده و با تغییر سرعت آنها، حرکت طولی رو به جلو و عقب روی تایر ایجاد می‌شود. این حرکت باعث تحریک و لرزش خودرو می‌شود. در زیر تسمه‌ها هم جک‌های هیدرولیکی قرار دارند که می‌توانند ضربات عمودی تولید کنند.

بازسازی دقیق شرایط واقعی جاده

با چنین ویژگی‌هایی، پلتفرم پورشه FaSiP قادر است نیروهای واقعی جاده را شبیه‌سازی کند. تغییر بافت آسفالت، عبور از دریچه‌های فاضلاب و ناهمواری‌های سطحی نیز همگی قابل شبیه‌سازی هستند. انجام این تست‌ها با چرخ‌های در حال حرکت اهمیت زیادی دارد. زیرا سختی تایر در حالت ایستا با حالت حرکتی متفاوت است.

برخلاف تست جاده‌ای که تنها یک برداشت آکوستیکی کلی ارائه می‌دهد، این پلتفرم، آزمایش‌های دقیق‌تری دارد. برای مثال، مهندسان می‌توانند یک ناحیه خاص را زیر ذره‌بین قرار دهند. حتی امکان حضور مهندسان داخل خودرو هنگام تست وجود دارد. آنها می‌توانند اجزای تحریک‌کننده یا بازه‌های فرکانسی مشخص را حذف یا تغییر دهند تا منبع مشکل را بیابند.

قابلیت‌هایی که پورشه FaSiP را منحصربفرد می‌کند

پورشه اعلام کرده دقت پلتفرم FaSiP بسیار بالاست. این پلتفرم می‌تواند هر نوع لرزشی را که در هر نقطه جهان تجربه شده، بازسازی کند. این ادعا نشان‌دهنده دامنه وسیع تنظیمات دستگاه‌های مرتبط با آن است.

کمپانی آلمانی تأکید دارد این پلتفرم یا سکوی آزمایش بی‌نظیر می‌تواند لرزش‌های جاده‌ای را تا سرعت ۱۵۵ مایل یا ۲۵۰ کیلومتر بر ساعت شبیه‌سازی کند. همچنین حرکت عمودی مثبت و منفی تا ۴ میلی‌متر قابل شبیه‌سازی است و تحریکات در بازه فرکانسی ۰ تا ۵۰ هرتز تولید می‌شوند.

اهمیت تست ترکیبی در عصر خودروهای برقی

پورشه این روش را «تست هیبریدی» می‌نامد. در این رویکرد، آزمایش‌های مجازی و فیزیکی همزمان انجام می‌شوند. از دید پورشه، این روش در شرایط فعلی اهمیت بیشتری پیدا کرده است.

خودروهای تمام برقی که از پلتفرم‌های جدید و اختصاصی سود می‌برند، الگوهای NVH متفاوتی دارند. در این نوع خودروها، خبری از صدای موتور بنزینی نیست، در نتیجه سایر صداها برجسته‌تر می‌شوند. به همین خاطر، کنترل صدا و لرزش در خودروهای برقی چالش‌برانگیزتر است. در این بین، خودروسازانی که هم خودروهای بنزینی و هم برقی تولید می‌کنند، با پیچیدگی بیشتری روبرو هستند.

سرمایه‌گذاری پورشه در توسعه پلتفرم FaSiP نشان می‌دهد فاکتورهایی مثل کیفیت سواری، سکوت کابین و کنترل دقیق NVH اکنون بیش از هر زمان دیگری جزو اولویت‌های اصلی به شمار می‌روند. در عصر خودروهای برقی، هر صدای جزئی اهمیتی دو دارد و ترکیب تست مجازی و فیزیکی می‌تواند استاندارد تازه‌ای در مهندسی خودرو ایجاد کند. به نظر می‌رسد فناوری‌هایی مانند FaSiP نقش کلیدی در نسل آینده خودروهای لوکس و اسپرت ایفا خواهند کرد.