Leistungssteigerung bei Rennwagen

Nascar

Im Rahmen einer Kooperation zwischen der NASA, der Old Dominion University und der Florida State University entwickelten Studenten eines Kurses zur Wirkungsflächen-Methodik Möglichkeiten zur Leistungsverbesserung bei NASCAR Winston Cup-Rennwagen. Rennteams gehen beim Versuchsaufbau häufig spontan vor, was Zeit und Geld kostet und nicht unbedingt zu brauchbaren Ergebnissen führt. In vielen Unternehmen wird zur Verbesserung der Qualität von Produkten die Versuchsplanung (DOE) eingesetzt, ein leistungsstarkes Werkzeug, das eine effiziente Analyse von mehreren Faktoren gleichzeitig ermöglicht. Der Kurs erstellte einen Versuchsplan und ermittelte mit der Minitab Statistical Software Faktoreinstellungen, mit denen die Ergebnisse optimiert werden konnten.

Die Herausforderung

Es wurden vier Faktoren ermittelt, die Auswirkungen auf die Aerodynamik eines Rennwagens haben können: Höhe des Fahrzeugs an Front und Heck, Gierwinkel (der Winkel der Mittelachse des Autos zum Luftstrom) und Abdeckung des Kühlergrills. Die Studenten mussten einen Versuch anhand dieser Faktoren planen, ihn im Full-Scale-Windkanal der ODU Langley auf der Langley Air Force Base durchführen und die Ergebnisse analysieren, um zu bestimmen, mit welchen Faktoreinstellungen der Auftriebsbeiwert vorn, d. h. die nach oben wirkende Kraft durch den Luftstrom über das Fahrzeug, minimiert werden konnte.

Einsatz von Minitab

Der technische Trainer Scott Kowalski von Minitab, Berater bei dem Projekt, und die Professoren Drew Landman und James Simpson entwickelten eine Lösung mit Hilfe eines Split-Plot-Designs, um die schwer veränderbaren Faktoren zu berücksichtigen (Höhe des Fahrzeugs an Front und Heck) und die Versuchsdauer von 24 Stunden auf neun Stunden zu reduzieren. Die Studenten führten ihre Analyse mit den DOE-Tools und dem allgemeinen linearen Modell in Minitab durch.

Ergebnisse

Das Team ermittelte erfolgreich die entscheidenden Faktoren und Wechselwirkungen, die Auswirkungen auf die Aerodynamik eines Rennwagens haben. Mit Hilfe eines Split-Plot-Designs und Minitab stellten sie fest, dass die beste Leistung erreicht wird, wenn die Höhe des Fahrzeughecks maximiert und der Kühlergrill vollkommen abgedeckt wird.

Originaltext: Minitab LLC., Minitab Case Studies: Enhancing a Race Car’s Performance