McLaren P1 : An Engineering Perfection - แม็คลาเรน พีวัน : สุดยอดความสมบูรณ์แบบทางวิศวกรรม

"McLaren P1 คือ รถที่มีความล้ำสมัยที่สุดและน่าอัศจรรย์ที่สุดเท่าที่โลกเคยมีมา" Top Gear UK
"McLaren P1 ได้เปลี่ยนนิยามของคำว่า "ซุปเปอร์คาร์" ไปแล้วอย่างสิ้นเชิง" Jeremy Clarkson
"McLaren P1 คือ รถซุปเปอร์คาร์สมัยใหม่ของศตวรรษที่ 21" Jay Leno

​

McLaren P1 เป็นรถซุปเปอร์คาร์สายพันธุ์ Hybrid ที่ถูกพัฒนาและผลิตโดยบริษัทรถยนต์สัญชาติอังกฤษชื่อดัง McLaren Automotive ซึ่งเป็นค่ายรถยนต์ที่ผลิตเฉพาะรถยนต์สมรรถนะสูงเท่านั้น จุดเด่นของค่ายนี้อยู่ที่การนำเทคโนโลยีของรถแข่งฟอร์มูล่าวันมาใส่ไว้ในรถยนต์ และในครั้งนี้ P1 ก็ได้รับเทคโนโลยีล่าสุดของรถแข่งมาอย่างเต็มรูปแบบ นอกจากเทคโนลียีที่ล้ำสมัยแล้ว วัสดุที่ใช้ในการประกอบรถคันนี้ยังเป็นวัสดุเกรดพรีเมี่ยมที่มีใช้เฉพาะในทางการทหารและการสำรวจอวกาศเท่านั้น และยิ่งไปกว่านั้น รูปทรงของ P1 ยังได้รับการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์บนพื้นฐานของรถแข่งฟอรมูล่าวันที่ล้ำสมัยที่สุด ทั้งหมดนี้ทำให้ McLaren P1 เป็นหนึ่งในซุปเปอร์คาร์ที่ดีที่สุดของโลกในตอนนี้

http://autoswall.com/mclaren-p1-20-hd/​

McLaren P1 เปิดตัวอย่างเป็นทางการในงาน 2013 Geneva Motor Show และเพื่อที่จะคงไว้ซึ่ง "ความพิเศษ" ของรถรุ่นนี้ McLaren จึงได้จำกัดจำนวนการผลิตไว้เพียงแค่ 375 คันเท่านั้น และทั้ง 375 คัน ก็ถูกขายหมดเกลี้ยงภายในไม่กี่เดือนหลังจากที่เปิดตัว McLaren P1 ถือเป็นผลงานชิ้นโบว์แดงอีกชิ้นหนึ่งของ McLaren ที่ได้รับดีเอ็นเอจากรถแข่งฟอร์มูล่าวันมาอย่างเต็มเปี่ยม และได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อสานต่อตำนานความแรงจากรุ่นพี่อย่าง McLaren F1

http://gtosupersport.blogspot.com/2012/10/mclaren-p1.html​

McLaren P1 เป็นรถยนต์ Hybrid ที่ใช้เครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นกำลังขับเคลื่อน เครื่องยนต์ถูกติดตั้งไว้ที่ด้านหลังของตัวรถและส่งกำลังไปขับเคลื่อนล้อหลังโดยตรง โดยที่เครื่องยนต์เป็นเครื่องยนต์เบนซิน V8 3.8L twin-turbocharger ให้กำลังสูงถึง 727 แรงม้า ประกอบกับมอเตอร์ไฟฟ้าที่สามารถเสกม้าได้เพิ่มอีก 176 ตัว เมื่อเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานร่วมกันแล้ว จะทำให้ได้กำลังทั้งหมด 903 แรงม้า บอกได้คำเดียวว่าแรงมาก ผมนึกไม่ออกเลยว่าการที่มีม้า 900 กว่าตัววิ่งอยู่หลังคนขับ มันจะรู้สึกยังไง? ด้วยกำลังขับเคลื่อนมหาศาลขนาดนี้ ทำให้ P1 สามารถทำความเร็วสูงสุดได้ถึง 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และสามารถเร่งความเร็วจาก 0-100 กิโลเมตรต่อชั่วโมงภายใน 2.8 วินาที ใช่แล้วครับ อ่านไม่ผิดหรอกครับ 2.8 วินาที ซึ่งเร็วกว่ารุ่นพี่อย่าง McLaren F1 ที่สามารถทำเวลาได้ 3.2 วินาที

http://forums.motortrend.com/70/9367439/the-general-forum/lame-mclaren-p1-features-hybrid-power/index.html​

เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบถูกใช้เป็นกำลังหลักในการขับเคลื่อน ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้านั้นเป็นเพียงกำลังเสริม เป็นที่ทราบอยู่แล้วว่าเครื่องยนต์เทอร์โบจะมีจุดอ่อนในช่วงรอบต่ำ เพราะว่าในช่วงรอบต่ำนั้น เทอร์โบจะไม่สามารถสร้างแรงอัดอากาศได้เพียงพอ (บูสท์ไม่เพียงพอ) ทำให้เครื่องยนต์สร้างกำลังได้ไม่เต็มที่ เราเรียกอาการนี้ว่า "Turbo lag" (เทอร์โบแล็ก) หรืออาการ "รอรอบ" นั่นเอง และนี่เป็นจุดที่มอเตอร์ไฟฟ้าเข้ามามีบทบาท มอเตอร์ไฟฟ้าถูกออกแบบมาให้ทำงานในช่วงรอบต่ำ เพื่อเป็นการเสริมกำลังให้กับเครื่องยนต์ในขณะที่เกิดอาการเทอร์โบแล็ก เมื่อเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานอย่างสัมพันธ์กันแล้ว ก็จะสามารถสร้างกำลังได้อย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ

นอกจากจะช่วยเพิ่มกำลังให้กับเครื่องยนต์ในช่วงเทอร์โบแล็กแล้ว มอเตอร์ไฟฟ้ายังสามารถเป็นกำลังเสริมในช่วงเร่งออกตัวได้อีกด้วย ผู้ขับสามารถเรียกใช้กำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้าเมื่อใดก็ได้ที่ต้องการ โดยการกดปุ่ม IPAS (Instant Power Assist System)ที่อยู่ตรงพวงมาลัย ซึ่งเทคโนโลยี IPAS ก็เป็นหนึ่งในเทคโลโลยีฟอร์มูล่าวันเช่นเดียวกัน

http://www.gtspirit.com/2014/01/20/exclusive-mclaren-p1-review/​

เครื่องยนต์ไฮบริดของ McLaren ที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบทำงานประสานกับมอเตอร์ไฟฟ้าในลักษณะนี้ ถือว่าเป็นวิศวกรรมขั้นสุดยอดที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อกำจัดจุดด้อยของเครื่องยนต์เทอร์โบ และผู้เขียนเชื่อว่าเครื่องยนต์ไฮบริดของ McLaren คือเครื่องยนต์เทอร์โบที่ดีที่สุดในโลก ณ ตอนนี้

http://marketplace.affluentmagazine.com/luxury-automotive/articles/mclaren-p1-designed-by-air-interactive-experience-unleashed​

McLaren P1 เป็นรถที่ออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่ล้ำสมัยที่สุดเท่าที่เคยมีมา ทุกส่วนของรถถูกออกแบบมาเพื่อใช้เปลี่ยนการไหลของอากาศให้เป็นแรงกด (Downforce) ให้ได้มากที่สุด และนั่นทำให้ P1 เป็นรถโปรดัคชั่นคาร์ที่สามารถสร้างแรงกดได้มากที่สุดในโลกอย่างไม่ต้องสงสัย P1 สามารถสร้างแรงกดได้มากที่สุด 600 กิโลกรัมที่ความเร็ว 259 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แรงกดที่เกิดจากการไหลของอากาศนี้จะกดให้รถติดอยู่กับพื้นในขณะที่วิ่งด้วยความเร็วสูง ทำให้รถสามารถเข้าโค้งด้วยความเร็วที่สูงขึ้นและยังเพิ่มความสามารถในการควบคุมรถในความเร็วสูง หรือที่เรียกว่า "Aerodynamics Stability" (แอโรไดนามิคส์ สแตบิลิตี้)

ความลับของแรงกดมหาศาลนี้อยู่ที่แอโรพาร์ทประสิทธิภาพสูงที่ถูกติดตั้งไว้รอบตัวรถ แอโรพาร์ทบางชิ้นนั้นเป็นแบบแอคทิฟ (Active) ซึ่งสามารถเพิ่มหรือลดแรงกดได้เองอัตโนมัติ และเพื่อที่จะได้เข้าใจความอัจฉริยะของเทคโนโลยีด้านอากาศพลศาสตร์จากแดนผู้ดีอย่างลึกซึ้ง ในบทความนี้ เราจะมาวิเคราะห์เจาะลึกแอโรพาร์ทแต่ละชิ้นของ McLaren P1 ว่าแต่ละชิ้นทำหน้าที่อะไร และมีหลักการทำงานอย่างไรบ้าง

Active Rear Wing (สปอยเลอร์หลังแบบแอคทิฟ)

สปอยเลอร์ของ P1 สามารถปรับความสูงและมุมปีกได้อัตโนมัติ โดยความสูงและองศาของปีกจะแปรผันไปตามความเร็วของรถเพื่อที่จะสร้างแรงกดให้เหมาะสมกับสภาพการขับขี่ โดยสปอยเลอร์ของ P1 สามารถสร้างแรงกดได้มากถึง 600 กิโลกรัม แรงกดที่สร้างได้จะกดลงล้อหลังซึ่งเป็นล้อขับเคลื่อน เมื่อแรงกดมากแล้ว แรงเสียดทานระหว่างยางและพื้นถนนก็จะมาก ทำให้รถสามารถเข้าโค้งด้วยความเร็วที่สูงขึ้น

http://www.autoconception.com/mclaren-p1-full-disclosure-at-paris-motor-show/

​

การปรับมุมปีกของสปอยเลอร์นั้นมีผลโดยตรงกับแรงกดที่สร้างได้ เมื่อปีกทำมุม 0 องศา (ปีกเรียบขนานกับพื้น) แรงกดที่ได้จะมีค่าน้อยที่สุด แต่เมื่อเพิ่มมุมปีกมากขึ้นเรื่อยๆ แรงกดที่ได้ก็จะมีค่ามากขึ้นเรื่อย อย่างไรก็ตาม แน่นอนว่าแรงกดที่ได้มานี้ ต้องแลกมาด้วยแรงต้านอากาศที่เพิ่มขึ้น ปัญหาแรงต้านอากาศที่เพิ่มขึ้นนี้เอง เป็นจุดกำเนิดของสปอยเลอร์แบบแอคทิฟ ดังที่กล่าวไปตอนต้นแล้วว่า สปอยเลอร์แบบแอคทิฟสามารถปรับมุมปีกได้เองอย่างอัตโนมัติ การปรับมุมปีกให้นี้ก็มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มหรือลดแรงกดเพื่อให้สัมพันธ์กับสภาพการขับขี่ ตัวอย่างเช่น
- High-speed Turning: ในขณะที่เข้าโค้งด้วยความเร็วสูง เป็นช่วงที่ต้องการแรงกดมากที่สุด เพราะต้องกดรถไม่ให้ไถลออกนอกโค้ง ดังนั้น สปอยเลอร์แบบแอคทิฟจะปรับองศาเพิ่มขึ้นเพื่อที่จะสร้างแรงกดให้มากขึ้น
- Braking: ในขณะที่เบรคก็เช่นเดียวกัน สปอยเลอร์จะปรับมุมให้ชันมากสุดเพื่อสร้างแรงกดให้กับล้อหลัง เพราะถ้าไม่มีแรงกดจะทำให้ยางสูญเสียการยึดเกาะแล้วก็ไถล นอกจากนั้น และเมื่อสปอยเลอร์ตั้งชันชึ้นแล้วก็จะทำให้เกิดแรงต้านขึ้นด้วย แรงต้านอากาศที่เกิดขึ้นจะช่วยให้รถหยุดได้เร็วขึ้น การเบรคแบบนี้เรียกว่า "แอร์เบรค" (Airbrake) ซึ่งถ้าใครเคยขึ้นเครื่องบินก็คงจะนึกออก เพราะในช่วงแลนดิง เมื่อล้อถึงพื้น จะมีแผ่นเหล็กทำมุมตั้งชันขึ้นมาจากปีกเครื่องบิน เราเรียกแผ่นเหล็กนี้ว่า "สปีดเบรคเกอร์" (Speed breaker) ซึ่งก็มีวัตถุประสงค์เพื่อทำให้เครื่องบินหยุดได้เร็วขึ้นและลดระยะเบรคให้สั้นลงนั่นเอง

http://en.wikipedia.org/wiki/Spoiler_(aeronautics)​

- Acceleration: ในขณะที่เร่งความเร็วในทางตรงเพื่อทำความเร็วสูงสุด ซึ่งไม่จำเป็นต้องสร้างแรงกดมากนัก สปอยเลอร์แบบแอคทิฟจะปรับมุมให้เป็นแนวราบมากที่สุดเพื่อลดแรงต้านอากาศ หรือผู้ขับขี่สามารถสั่งให้สปอยเลอร์ทำมุมราบได้โดยทันที โดยการกดปุ่ม DRS (Drag Reduction System) ที่อยู่ตรงพวงมาลัย ซึ่งฟังก์ชั่น DRS นี้เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่หยิบยืมมาจากรถแข่งฟอร์มูล่าวันอีกเช่นกัน

http://www.gtspirit.com/2014/01/20/exclusive-mclaren-p1-review/​

Snorkel (ท่อไอดีแบบสน็อคเกิล)

Snorkel เป็นท่อนำอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจมาจากรถแข่งฟอร์มูล่าวัน ท่อนำอากาศแบบ Snorkel ถูกติดตั้งอยู่บนหลังคาซึ่งเป็นบริเวณที่อากาศไหลผ่านได้อย่างเต็มที่ ดังนั้น ท่อแบบ Snorkel จึงสามารถนำอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ได้มากกว่าท่อนำอากาศปกติ นอกจากนั้น อากาศที่ไหลเข้าไปใน Snorkel จะมีอุณหภูมิต่ำกว่าและมีความสะอาดมากกว่า ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

http://www.autoweek.com/article/20120927/paris/120929854

​

Nostril (รูจมูก)

Nostril เป็น "ช่องนำอากาศ" (Air guide) ซึ่งมีหน้าที่นำกระแสอากาศที่ไหลมาประทะกับกันชนหน้าให้ไหลผ่านกระจกหน้าและขึ้นไปสู่หลังคา ถ้ามองเผินๆ แล้ว Nostril ก็เป็นเพียงช่องนำอากาศช่องหนึ่งเท่านั้น แต่ความจริงแล้ว Nostril เป็นหนึ่งในอาวุธลับสุดยอดของ P1 ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ 2 อย่างต่อไปนี้

​

หน้าที่ประการของ Nostril ก็คือบังคับการไหลของอากาศไม่ให้ไหลเข้าไปในท่อไอดีที่อยู่ด้านบนหรือที่เรียกว่า "สน็อคเกิล" (Snorkel) ผู้อ่านหลายท่านคงเกิดคำถามขึ้นในใจว่า เอ๊ะ!? Snorkel มันคือท่อไอดี จริงๆ แล้ว เราควรจะบังคับอากาศให้ไหลเข้าไปในท่อไอดีให้ได้มากที่สุดไม่ใช่เหรอ? ใช่ครับ จริงๆ แล้วมันควรจะเป็นแบบนั้น แต่ความจริงก็คือว่า อากาศที่ไหลออกมาจาก Nostril คืออากาศที่ไหลผ่านหม้อน้ำซึ่งติดตั้งอยู่ที่หน้ารถ เพราะฉะนั้น อากาศที่ไหลออกจาก Nostril จึงเป็นอากาศร้อนที่ไม่เหมาะสำหรับนำเข้าไปในเครื่องยนต์เพื่อทำการสันดาป เพราะถ้าหากอากาศร้อนไหลเข้าไปแล้ว ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์ก็จะลดลง หรือพูดง่ายๆ ก็คือสมรรถนะของเครื่องยนต์จะลดลงนั่นเอง และยังส่งผลให้อุณหภูมิของห้องเครื่องเพิ่มสูงขึ้น เพราะเหตุนี้ McLaren จึงได้ออกแบบ Nostril เพื่อบังคับไม่ให้อากาศร้อนไหลเข้าไปในท่อไอดีนั่นเอง

​

หน้าที่ประการที่สองของ Nostril ก็คือ การสร้างแรงกด (Downforce) ให้กับล้อหน้า หือ?...ช่องนำอากาศสามารถสร้างแรงกดได้อย่างไรกันนะ? ถ้าเรามองจากด้านข้างแล้วจะเห็นว่า Nostril จะเปลี่ยนทิศทางกระแสอากาศที่ไหลเข้ามาปะทะกันชนหน้าให้ไหลไปขึ้นไปด้านบน ซึ่งการเปลี่ยนทิศทางของอากาศให้ไหลขึ้นไปด้านบนในลักษณะนี้ จะเหมือนกับหลักการของสปอยเลอร์ ผลลัพธ์ที่ได้จากการเปลี่ยนทิศทางการไหลของอากาศก็คือ "แรงกด" (Downforce) นั่นเอง ซึ่งสำหรับรถแข่งฟอร์มูล่าวันแล้ว จะมีแอโร่พาร์ทอยู่ชิ้นหนึ่งที่ทำหน้าที่สร้างแรงกดให้กับล้อหน้า เรียกว่า "Front Spoiler" ซึ่ง Nostril ของ P1 ก็ทำหน้าที่เหมือนกับ Front Spoiler ของฟอร์มูล่าวันนั่นเอง

Sculpted door (ประตูแบบมีโพรงอากาศ)

ประตูของ McLaren P1 ถูกออกแบบให้มีโพรงอากาศขนาดใหญ่เพื่อนำอากาศให้ไหลเข้าไประบายความร้อนให้กับหม้อน้ำที่อยู่ภายในห้องเครื่องยนต์ แต่ถ้าสังเกตดีดีจะเห็นว่าที่ประตูของ P1 จะโพรงนำอากาศอยู่ 2 ช่อง คือ โพรงขนาดใหญ่ด้านข้างและโพรงด้านบน สำหรับโพรงด้านข้างนั้นจะนำอากาศไปสู่หม้อน้ำ แต่โพรงด้านบนนั้นจะนำอากาศเข้าไปในท่อไอดีและส่งไปยังเครื่องยนต์ต่อไป

​

โดยปกติแล้ว รถสปอร์ตที่มีเครื่องยนต์อยู่ข้างหลังจะมีโพรงอากาศขนาดใหญ่เพื่อนำอากาศเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อใช้ในการเผาไหม้รวมไปถึงใช้ในการระบายความร้อนด้วย อากาศที่ไหลเข้าโพรงอากาศจะเป็นอากาศที่ไหลผ่านซุ้มล้อหน้าซึ่งเป็นอากาศสกปรก (Dirty air) แต่สำหรับ P1 แล้ว ถ้าเราสังเกตดูดีดีจะเห็นว่ากระแสอากาศที่ไหลเข้าไปในโพรงด้านบนนั้น เป็นกระแสอากาศที่ไม่ได้ไหลผ่านซุ้มล้อหน้า แต่เป็นอากาศที่ไหลมาจากด้านหน้าของรถโดยตรง ซึ่งเป็นอากาศที่สะอาด (Clean air) เหมาะสำหรับป้อนให้กับเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ (ในรูป ลูกศรสีแดงหมายถึงอากาศที่ใช้เพื่อระบายความร้อน ลูกศรสีน้ำเงินหมายถึงอากาศที่ใช้ป้อนให้กับเครื่องยนต์เพื่อนำไปเผาไหม้) และแน่นอนว่าอากาศที่สะอาดย่อมเผาไหม้และให้กำลังได้มากกว่าอากาศสกปรก

Rear Diffuser (ดิฟฟิวเซอร์)

ดิฟฟิวเซอร์เป็นช่องนำอากาศอีกช่องหนึ่งซึ่งถูกติดตั้งไว้ที่ใต้ท้องรถด้านท้าย หน้าที่ของดิฟฟิวเซอร์คือเร่งความเร็วของกระแสอากาศที่ไหลผ่านใต้ท้องรถ เมื่ออากาศที่ไหลผ่านใต้ท้องรถมีความเร็วสูงขึ้นแล้ว ความดันใต้ท้องรถก็จะลดลง การลดลงของความดันอากาศนี้เอง จะทำให้เกิดแรงกด (Downforce) หรือบางครั้งก็ถูกเรียกว่า "แรงดูด" (Suction force) ซึ่งแรงกดนี้จะช่วยกดให้รถติดกับพื้น เพื่อเพิ่มความเร็วในการเข้าโค้งและยังเพิ่มสมรรถนะในการควบคุมรถในขณะที่วิ่งด้วยความเร็วสูงอีกด้วย

​

นอกจากนั้น บริเวณด้านล่างของ P1 จะมีแผ่นปิดใต้ท้องรถหรือเรียกว่า "Underbody" (อันเดอร์บอดี้) แผ่นปิดใต้ท้องรถจะช่วยจัดเรียงการไหลของอากาศให้มีระเบียบมากขึ้นและมีความเร็วมากขึ้นก่อนที่จะเข้าดิฟฟิวเซอร์ ทำให้ดิฟฟิวเซอร์สามารถสร้างแรงกดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นไปอีก สำหรับรถสำหรับรถฟอร์มูล่าวันแล้ว ดิฟฟิวเซอร์ถือเป็นแอโรพาร์ทที่สามารถสร้างแรงกดได้มากที่สุด คิดเป็นประมาณ 40% ของแรงกดทั้งหมด

ความสำเร็จของ P1 ในครั้งนี้ได้แสดงให้เห็นว่า McLaren ยังคงเป็นผู้นำในด้านวิศวกรรมยานยนต์ทั้งในและนอกสนามแข่ง และการกำเนิดของ P1 ในครั้งนี้ก็ได้เปลี่ยนแปลงวงการซุปเปอร์คาร์ไปแล้วโดยสิ้นเชิง หลายคนบอกว่านี่ไม่ใช้ซุปเปอร์คาร์ แต่มันคือไฮเปอร์คาร์ และ McLaren P1 ยังเป็นรถที่มีดีเอ็นเอของรถแข่งฟอร์มูล่าวันอยู่เต็มเปี่ยม มันเป็นรถที่เกิดขึ้นมาเพื่ออยู่บนสนามแข่งอย่างแท้จริง เพราะฉะนั้น มันคงจะไม่ผิดนักถ้าผมจะบอกว่า "McLaren P1 คือ รถแข่งฟอร์มูล่าวันที่มีป้ายทะเบียน"

Special Thanks;
http://www.autogespot.com
http://www.designedbyair.com
http://autoswall.com

***ผู้เขียนขอสงวนลิขสิทธิ์ของเนื้อหาและภาพประกอบของบทความนี้
***ดังนั้น ห้ามเผยแพร่ส่วนหนึ่งส่วนใดหรือทั้งหมดของบทความนี้โดยไม่ได้รับอนุญาต
***การนำไปเผยแพร่โดยไม่ได้รับอนุญาตจะถือว่าเป็นการละเมิดลิขสิทธิ์ของผู้เขียนอีกด้วยโดยเจตนา

ที่มา: http://www.downforce-engineering.com/index.php/all-articles/80-mclaren-p1-an-engineering-perfection