Повышение безопасности при столкновении – это непрерывный процесс для NASCAR, не обязательно привязанный к конкретным гоночным автомобилям или сезонам. Санкционирующий орган уполномочил свою группу инженеров по безопасности, базирующуюся в Конкорде, Северная Каролина, и возглавляемую управляющим директором Джоном Паталаком, добиваться улучшений везде, где они выявляют потенциальное преимущество в плане безопасности. Тем не менее, совершенно новый дизайн гоночного автомобиля, такой как машина Next Gen 2022 года для серии Cup, дает возможность закрепить прошлые знания и внести дальнейшие улучшения в конструкцию.
Большая часть его первоначальной разработки безопасности была завершена удаленно командой Паталака и дизайнером шасси Далларой. В отличие от предыдущего автомобиля Gen-6, новый дизайн Next Gen использует единое шасси для всех марок, предоставляя новые возможности для пассивной безопасности. «Шасси от одного поставщика полезно, потому что мы не ограничены самым низким уровнем технологии изготовления или строительства, который может быть у команды», — объясняет Паталак. «Примером этого является гибка круглых труб: мы больше не ограничены одноточечным изгибом. Теперь у нас есть несколько стержней в шасси, в которых есть непрерывные ролики. Это позволяет нам сделать машину сильнее, не увеличивая ее вес».
Цифровой дизайн Процесс проектирования безопасности начался с совместной работы NASCAR и Dallara над FEA на основе САПР, еженедельно или даже ежедневно итерируя различные геометрические формы для оптимизации деформации, выходящей за пределы диапазона упругости. Как только сборка прототипа шасси CAD первой версии была готова, команда поручила Elemance, базирующейся в часе езды к северу от Конкорда и с которой NASCAR ранее работала над моделированием человеческого тела GHBMC, создать модель Ansys LS-Dyna на основе данных CAD.
Как только модель была подготовлена для моделирования, NASCAR подключилась к своей исторической базе данных аварий, изучив реальные скорости, углы и траектории столкновений, чтобы установить граничные условия для правосторонних лобовых ударов, Т-образных столкновений, ударов сзади, случаев раздавливания крыши и многого другого. , которые будут использоваться для оценки и оптимизации проекта. Всего было проведено более 5000 симуляций аварий.
‘) } // –>
‘) } // –>
Паталак отмечает, что Elemance также завершила некоторые эксперименты по планированию с использованием LS-Opt, алгоритма оптимизации, который итеративно изменяет свойства материала, его толщину и геометрию в соответствии с поставленными целями. Один из примеров включал оптимизацию импульса удара при ударе сзади при сохранении целостности топливного элемента. На протяжении всего процесса моделирования в несколько этапов вмешивались краш-тесты физических прототипов для проверки модели. NASCAR отвез заднюю половину автомобиля в TRC в Огайо и испытал столкновения с жесткой стеной. Он также построил два мула Next Gen на базе Gen-6 с центральной секцией. Они были отправлены в Ford в Дирборне, штат Мичиган, для проведения квазистатических испытаний на разрушение крыши.
Талладега тестирование
К июню 2021 года команда убедилась в результатах моделирования, и пришло время провести полноценный краш-тест правой передней части автомобиля. Как это было исторически, производительность области перед брандмауэром, когда на нее воздействовало правое лобовое главное направление силы (PDOF), стала в центре внимания при тестировании всего автомобиля. Обычная лаборатория NASCAR в Университете Небраски-Линкольн была недоступна, а альтернативное место не могло быть найдено в Северной Америке из-за требовательной скорости удара 209 км/ч и длительного времени подготовки к испытаниям. 
Вместо этого инновационное решение заключалось в том, чтобы автономно разбить гоночный автомобиль на трассе Talladega Superspeedway в Алабаме. «Это было самое реалистичное и самое простое решение с точки зрения планирования, но уж точно не с точки зрения исполнения», — признает Паталак, чья команда работала с AB Dynamics над испытаниями.
«Мы начали локально с zMAX Dragway в Конкорде: очень безопасная, контролируемая среда между стенами. Как только мы смогли заставить роботов плавно взлетать, переключаться и останавливаться, мы отправились на гоночную трассу Charlotte Motor Speedway, где у нас было больше места для переключения передач. Все это укрепляло доверие перед Талладегой». 
Установка Talladega состояла из мужского лобного манекена NASCAR Hybrid III 50th Percentile с внутренним сбором данных DTS. На шасси были фиктивные датчики, трехосные акселерометры, а также внешние камеры. Команда провела два дня, медленно прокладывая путь для краш-тестов в Талладеге. Сначала они пробежали три четверти пути, совершив в последнюю минуту быстрый поворот от барьера из стали и пены (SAFER), чтобы избежать преждевременного повреждения дорогого прототипа Next Gen.
«Это была очень напряженная среда, но они справились за нас, и мы получили хорошие данные об автомобиле и манекене, хорошее высокоскоростное видео и многому научились», — сообщает Паталак. «Мы провели дальнейшую проверку нашей модели LS-Dyna в июле, августе и сентябре и обязались внести несколько структурных изменений в шасси для улучшения характеристик при столкновении. Затем мы повторили [Talladega] испытание в октябре».
Будущие разработки
Результаты предыдущей работы по моделированию сиденья водителя и систем безопасности были перенесены в машины Next Gen. Также переносятся бортовые видеокамеры, впервые представленные в 2018 году. С 2023 года видео будет повышено до более высокой частоты кадров в сочетании с новым регистратором данных об инцидентах (IDR). Эта полноценная DAS будет иметь доступ к данным CAN, включая положение дроссельной заслонки, тормозное давление, угол поворота рулевого колеса и обороты двигателя. Потоки данных, поступающие через ЭБУ, будут синхронизированы и записаны в виде файла аварии с видео и записанным в данный момент трехосным ускорением шасси. Кроме того, NASCAR добавляет в автомобили собственную GPS-антенну с частотой 20 Гц.
«У нас уже есть данные GPS через телевизионную телеметрическую систему с частотой 5 Гц, но когда автомобиль приближается к стене, многое происходит за 200 мс», — говорит Паталак. «Более высокая частота дискретизации очень важна для нас с точки зрения граничных условий для нашей работы по моделированию. Когда вы пытаетесь понять разницу между 244 км/ч и 260 км/ч, трудно с уверенностью ответить на эти вопросы, используя данные с частотой 5 Гц.
«Новая система также имеет встроенные возможности обработки. Мы разработали кривые риска травм водителя для уровней травм AIS на основе наших исторических данных, принимая во внимание пиковое ускорение, PDOF, Delta-V (изменение скорости — тяжесть аварии) и количество событий внутри аварии», — объясняет он. «Новая система сможет выполнять эти расчеты почти в реальном времени и передавать информацию в управление гонкой. Например, в аварии в Дейтоне могут участвовать 10 или 12 автомобилей, а у нас есть конечное количество автомобилей для аварийно-спасательных служб; новая система — еще один инструмент, который поможет нам как можно быстрее получить нужные ресурсы для автомобиля».
