软件权力Indy设计Indy赛车是一个千分之一秒的游戏

胜利归功于Pruett明显的驾驶技巧。比赛前和比赛期间的工程支持使他进入了胜利者的圈子。今年，帕特里克赛车队再一次依靠技术。领先的高科技工具包括EDS Unigraphics的Unigraphics CAD软件，Mechanical Dynamics的ADAMS运动学分析以及Pi Research，Ltd。的Pi数据采集系统。自动化技术东部是东海岸领先的自动化/机器人贸易展，提供微软，IBM洛克希德马丁等数百种最新的组件，控制器和取放器。

专注于速度。“我们是一个小团队(19-20人)，我们只开了一辆车，”帕特里克赛车的三位工程师之一的底盘工程师Roy McCauley说道。“我们会努力让汽车变得更快，而不是在我们不太可能看到快速回报的项目上偏离。我们专注于实现最终结果:(降低)单圈时间。”

赛车的竞争压力推动产品设计周期时间缩短到几天甚至几小时。McCauley说：“在微观尺度上，这就是工业界每天都在发生的事情。正如一家机加工厂告诉我的那样，我们的时间限制是荒谬的!”在一个赛季中，迭代赛车工程流程将涉及收集和分析数百兆的车载数据，然后调整或建模，重新设计和制造新组件。

McCauley估计，“开箱即用”，Lola底盘仅接近其能力的85%。在道路课程，椭圆形和超高速公路上获得接下来的15%，使他和其他工程师整个赛季都很忙。他们首先撕开底盘并测量每个部件。然后，他们“按摩”每个组件的规格。

它们增加了更多的隔热罩以保护碳纤维不被熔化。他们可以优化割台布局和附件，更改悬架推杆设计和仪表，或添加或移除轴承。

为什么这有必要?“Lola拥有良好的数据，但他们没有我们的数据，”McCauley说。“我们可以更多地访问描述汽车运行状况的数据，”车辆动力学工程师Tom German补充道。“通常，我们会向他们提供有关汽车实际看到的装载量的信息。”

偶尔，他们会发现可能导致比赛的轻微设计缺陷或疏忽。他们为了竞争优势而修复并保密。如果发现可能使汽车不安全的缺陷，他们会立即通知相应的制造商。

贸易工具。McCauley是设计坚硬轻质零件的专家。他的设计通常基于德国人的底盘分析。他们的工作是共生和复杂的。两者都使用Unigraphics(UG)V.10 CAD / CAM软件和Pi Research数据采集硬件和软件。

当McCauley修改或重新设计并优化组件时，Unigraphics的全部优势就开始了。“UG是我们的第四位工程师。这是我可以控制的，它可以帮助我更快地完成工作，”McCauley说。他不喜欢编程，并且在短短四天半的培训中学会了使用UG的三个模块。他在Sun Sparc20上运行该软件。与Firestone和EDS一起，Sun也是团队赞助商。

通过指向并单击鼠标并使用菜单，McCauley使用UG创建和分析三维实体模型。他在短短三个半小时内重新设计了一个带有许多口袋的复杂后翼安装板。三年前，他已经建造并测试了许多不同的部件，这个过程可能需要一整个星期。

随着几何形状的到位，UG立即计算出新安装板的重量，惯性矩，质心和弹性模量。经过一些口袋形状，图案，壁厚和锥度的简单手动迭代后，他设计了一个具有更好的刚度 - 重量比的零件。他可以从任何角度旋转和查看实体模型。

为了测试其完整性，他使用电子表格模型来强调较轻的部分，以抵抗通过数据采集收集的实际负载条件。通过屈曲测试意味着可以构建零件。通过一些标签和更多鼠标点击，McCauley可以快速自动生成NC代码和机加工车间可以使用的绘图模型。有时，他会将软盘发送到外部机械商店。将来，工程师将使用NC代码对Patrick自己的车间中的自动加工中心进行编程，从而节省更多时间。

McCauley说，明年，他将使用UG建造一个拥有2,000个或更多组件的模型以及描述整辆车的相关组件。这种“主模型”将使UG成为组件几何，材料和装配的中央存储库 - 实际上是产品数据管理(PDM)系统。虽然帕特里克未来可能会采用PDM方法，但UG能够检查部件间隙并将零件信息移植到运动学，压力和其他工程分析模块或软件包中，这是当今的一个主要优势，McCauley表示。

McCauley还广泛使用ADAMS运动学分析软件。UG自动生成与ADAMS兼容的型号。

McCauley采用阻尼器设计并将其转换为ADAMS模型。几何模型在两个维度上重新出现，弹簧和阻尼部件采用机械符号。首先，他定义了构成阻尼器组件的每个部件之间的连接，然后他将每个移动关节的运动自由限制为一个。接下来，他根据真实的履带加载数据建立了强制功能，并通过模拟驱动模型阻尼器。屏幕上几乎立即出现力与位移的关系图。

然后McCauley通过改变孔口，活塞和外径尺寸来迭代并模拟阻尼器设计，直到他对结果感到满意为止。他说这个过程消除了很多钻机测试，他估计自动化可以节省他三天(约30%)，假设该项目通常会在7-10天内完成。

在本赛季的第一场比赛之前，McCauley分析了许多阻尼垫片/阀门组合，以提供一组“最佳选择”悬架调整选项。他在冲击测力计上测试了最可能的对，以验证他的分析。一种组合在过程中通过一定的转弯减少了颠簸，而另一种组合在轨道的平滑部分上产生了更好的处理。

数据医生。当医生在一家重症监护病房接线病人时，工程师们为这些车提供了很多电线。Tom German收集了很多事实，这些事实成为了悬架部件和赛道设置工作的输入。

他使用来自英国的Pi Research，Ltd。的数据采集和分析系统.Pi提供大部分模拟和数字传感器，而德国人则从Aeromega和应变计本地购买简单的热电偶。他说Pi修改了它购买的一些传感器并转售以抵御恶劣的赛车环境。

他衡量的是什么?大约45个发动机和底盘参数存储在4 MB的车载内存中，包括：行驶高度(俯仰和滚转)，车轮速度和负载，悬架位置和负载，发动机压力通风系统，发动机节气门和蝶阀位置，排气背压，发动机机油和冷却液温度和压力，变速箱温度和压力，转速，燃油消耗和加速度。工程师机械地阻尼三轴，偏航率加速度计，以滤除掩盖所寻求信号的振动。

当汽车在赛道上时，Pi Research系统通过微波遥测技术不断将数据以大约50,000波特的速度下载到轨旁便携式PC上。一圈，光敏信号灯会在汽车通过时触发特殊下载，为德国人提供最大/最小数据以及发动机转速，燃料使用和其他参数的平均圈数据。同时，系统记录通道数据。板载内存的频率更高。当汽车停放时，工程师通过电缆连接将数据下载到PC。

在赛道测试，排位赛和比赛期间，德国人使用Pi系统的数据来监控赛车的表现。Pi的V6 Pro基于Windows的分析软件可以在汽车完成每一圈后自动更新和显示图形，直方图或XY图。这使他能够从一圈到一圈比较汽车的性能并发现问题。它还允许他追踪Pruett通过无线电传递的问题。希望他和他的同事可以在Pruett下一次进站时等待解决方案。通常，这些“实时”

在收集的所有比赛数据中，德国人说骑行高度和车轮载荷是最关键的参数，因为它们表明了关键空气动力学的运行情况。前翼和底部文丘里管的空气动力学效率对行驶高度的变化非常敏感，因此工程师会密切监控它们。由于轮胎抓地力随着载荷的增加而增加，因此前后力将确定转弯速度以及任何转向不足或过度转向操纵偏差。因此，他们的适当控制对赛车的成功至关重要

“软件和硬件通常都是现成的东西，”德国人说。“优势来自于了解您正在测量的内容，知道测量和观察的内容，以及真正应用它。我们设计了一些更好的东西，并从我们有更多理解和能力的角度为我们提供了竞争优势。控制汽车的更多方面比以前。“

德国人，麦考利，帕特里克队和普鲁特队必须做得很好。Firestone是该团队的主要赞助商，并选择他们在去年返回印地赛车之前测试其原型。在本赛季前两场比赛之后，普鲁特和帕特里克队获得了他们的第四和第三名，并在积分榜上领先。凡士通轮胎已经在这两款赛车中获胜，本田发动机设计新闻报道了去年的Indy Car文章(见设计新闻，1995年5月22日，第58页)。

一级方程式中的驾驶员安全

FORMULA 1工程师不得不应对今年的几项新规则变化，以反映该运动管理机构的安全问题。这些变化包括更高和更强的驾驶舱侧面，关键点的泡沫填充以减轻撞击伤害，更大的开口以便于紧急出口，禁止安装在后部的小翼部分，以及所有车辆上的飞机型“黑匣子”。

“可能最明显的变化是鼻子，”乔丹大奖赛技术总监加里安德森说。他们的196型轿车将在今年的挑战中带有乔丹标致的名字。

安德森声称，鼻子设计的变化源于对确定底盘正面的规定的修改。“'96 regs'，”他说，“出于安全原因，决定了更大的横截面积。实现这一目标的最简单方法之一就是抬起鼻子。”最新的贝纳通，迈凯轮和威廉姆斯车也展出了凸起的部分。

车身改动。抬起鼻子可以让汽车下方有更好的空气流动。由于FIA几年前对前后扰流板的尺寸设置了非常严格的限制，因此人们的注意力转向了地板下的空气动力学增益设计。

1995年，随着小翼的禁运，地板设计付出了更多的努力。调整地板的阶梯曲线与路面之间的差距，创造了文丘里效应，以便更好地抓住道路。工程师计算直线平坦轨道上的速度差距，但在考虑角落和颠簸时，它们会与悬架进行权衡。

关于驾驶员保护的新规则，要求更高的驾驶舱侧面和更大的入口，也影响了空气动力学。基本设计要求是距离滚环之间的对角线偏移220毫米(9英寸)。这通常意味着提升驾驶舱的后缘。该规则使后方视力变得更糟。

变速箱改变。变速箱一直是问题的根源，导致今年发生了一些变化。例如，Tyrrell换成了新的六速纵向设计，以获得更好的地板外形。贝纳通还改用纵向变速箱。这是一个七速设计。

在麦克拉伦，这是一个类似的故事。他们的新变速箱设计也是一个纵向六速单元。这将适用于梅赛德斯V10的全新发动机。作为一级方程式环境中开发工作节奏的指示，该发动机的设计直到1995年10月才开始。

梅赛德斯 - 奔驰赛车运动负责人诺伯特豪格宣布：“我们的员工做得非常出色，日夜工作。”凭借日耳曼的精确性，他表示新发动机“于1996年2月3日下午7:36首次运行。”同样的引擎在墨尔本获得第五名。