테슬라 모델 S(Model S)의 공력 개발 - 5. 프로토타입, 결론

The Aerodynamic Development of the Tesla Model S - Part 1: Overview

Palin, R., Johnston, V., Johnson, S., D’Hooge, A., Duncan, B., & Gargoloff, J. I. (Tesla Motors Inc.)

Published 2012/4/16

 

* 이전 포스트에서 이어지는 내용입니다.

테슬라 모델 S(Model S)의 공력 개발 - 4. 냉각 시스템 설계

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프로토타입

위 사진은 냉각 시스템 '알파'를 적용하고 완전한 기능을 갖춘 최초의 모델 S 프로토타입 풍동 모델입니다. Avtive shutter 시스템이 포함되었으며 에어 스프링 대신 코일 오버 서스펜션이 장착되어 있습니다. 틈과 단차가 조금 있었지만, 테이프를 사용하여 마감했습니다.

 

프로토타입은 Aerobuck 모델과 항력 계수가 1%밖에 차이 나지 않았습니다. 이는 프로토타입을 제작하면서 충실도를 극대화하기 위한 노력이 검증된 것입니다. 형상의 작은 특징(panel fit, trim design의 상세 부분)에 대한 세심한 관심으로 실제로 제작하면서 생기는 항력 계수의 차이를 효과적으로 제거했습니다.

 

모델 S 프로토타입

모델 S의 공력 성능

풍동 시험 결과는 SAE J2881에 따라 얻었으며 21인치 휠을 장착한 모델의 항력 계수는 0.26으로 산출되었습니다. 또한, Active shutter의 개폐 유무와 관계없이 양력 분포의 균형이 유지되도록 설정하였습니다. 직진 주행뿐만 아니라 현실적인 범위의 작동 조건에서도 최적화를 수행했습니다. 평균 풍속은 SAE J1252에 따랐으며 바람의 Yaw 각도는 다음과 같습니다.

40 ~ 100 km/h: 5도 미만
고속도로: 2도 미만

 

해당 방식에서 모델 S의 항력 계수는 직진 조건보다 0.006 높았습니다.

 

결론

• 정량적 평가로 측정하기는 어려운 사소한 설계 변경이 있었으나 누적 효과는 중요할 수 있음. 설계 엔지니어들과 긴밀하게 협력했기에 가능했으며 다른 엔지니어의 협력과 확신이 없었다면 이런 이득을 잃기 쉬웠을 것
• 풍동 테스트와 CFD를 광범위하게 수행한 것은 성공적인 개발 방법론
• 차량 후방의 데이터 상관성에 불확실성이 있었지만, 후방 라인까지의 차이를 평가하고, 더 긴 지속 시간의 시뮬레이션을 주기적으로 수행하는 실용적인 방식으로 해결
• Aerobusk 풍동 모델과 모든 기능을 갖춘 주행 가능한 프로토타입 차량 사이의 작은 항력 증가는 모델 표면을 생성할 때 세부 사항에 대한 관심과 다른 설계 팀의 실용적인 솔루션이 있었기에 가능했다.

 

테슬라 모델 S

 

 

출처

Palin, R., Johnston, V., Johnson, S., D’Hooge, A., Duncan, B., & Gargoloff, J. I. (2012). The Aerodynamic Development of the Tesla Model S - Part 1: Overview. SAE Technical Paper Series. doi:10.4271/2012-01-0177