Test: WMC Zero SR/S

Er zijn drie essentiële factoren die de wetenschap van voorwaartse beweging bepalen: koppel, gewicht en luchtweerstand. Koppel (niet vermogen, dat is van secundair belang om de show op de weg te krijgen via acceleratie, en het daar te houden) is de manier waarop de mechanische bron, of het nu een paar menselijke benen zijn, een verbrandingsmotor of een elektrische motor, de nodige kracht overbrengt om die beweging te leveren. Gewicht heeft te maken met het object dat moet worden voortbewogen, en hoe zwaarder het is, hoe moeilijker het is om dat voor elkaar te krijgen, vooral vanuit stilstand. Het idee is zo simpel dat je je afvraagt waarom niemand het eerder heeft bedachtEn luchtweerstand is de kracht die de voorwaartse beweging van dat object tegengaat via luchtweerstand. Deze weerstand neemt toe met de snelheid - dus hoe sneller je gaat, hoe groter de weerstand - veroorzaakt door de wrijving tussen de lucht en het oppervlak van het voertuig en verschillen in luchtdruk rond het voertuig, de zogenaamde drag. Door deze luchtweerstand gaat er energie van brandstof verloren, waardoor voertuigen minder efficiënt worden en dus meer brandstof verbruiken. Maar wanneer je over de lengte een gat in het voertuig maakt, dan heeft dat deel natuurlijk nul weerstand en zijn bovenstaande nadelen niet van toepassing. QED. 

Robert White (44) is een ex-Formule 1 ontwikkelings- en racetechnicus. Hij werkte bij het R&D-team van het McLaren F1 aan het begin van het huidige Hybrid V6-tijdperk, toen hij voor het eerst betrokken raakte bij elektrische aandrijflijnen. Hij was de motortechnicus van Jenson Button in het laatste seizoen van de voormalige wereldkampioen in Grand Prix-races en is, net als zoveel anderen die in F1- en Motorsport-bedrijven werken, een diehard motorrijder. Hij is ook een man die buiten de geijkte paden denkt en als zodanig heeft White een unieke manier bedacht om een Powered Two-Wheeler (PTW) te produceren die energiezuiniger is dan bijna alles op de planeet. Vier jaar geleden onthulde hij namelijk een opmerkelijke elektrische motorfiets waarmee hij het absolute snelheidsrecord van 456 km/u voor de snelste E-PTW onder 300 kg, dat in 2021 werd gevestigd Denk niet dat we vandaag verschil gaan merken, daarvoor is het te nat en kouddoor voormalig World Superbike-kampioen Max Biaggi op een Franse Voxan streamliner, wil verbreken.

De White Motorcycle Concepts (WMC) E-LSR, met codenummer Project WMC250EV, heeft een unieke aerodynamische structuur om de luchtweerstand drastisch te verminderen via een groot centraal kanaal dat over de hele lengte van de motor loopt, waardoor de lucht recht door het midden van de motorfiets stroomt voor een uitstekende aerodynamische efficiëntie, terwijl de relatief conventionele rijpositie behouden blijft. Het is alsof je tegen een al openstaande deur duwt - er is geen belemmering voor de luchtstroom en dus ook geen luchtweerstand. Als je het voor het eerst ziet, is het moeilijk om niet hardop te lachen, zoals ik ook deed in 2021 - niet uit minachting voor het ontwerp, maar omdat het zo voor de hand ligt dat je je niet kunt voorstellen waarom niemand hier eerder aan heeft gedacht. Maar dat deed niemand, dus alle lof voor Rob White voor het uitvinden van het voor de hand liggende! Hij vertelt ons hoe en waarom.

Tekst: Alan Cathcart
Fotografie: Oli Tennent

Aerodynamische weerstand

“Aerodynamische weerstand is je grootste tegenstander bij het ontwerpen van elk voertuig dat als doel heeft om sneller te gaan dan wat dan ook in een rechte lijn, in combinatie met aerodynamische stabiliteit bij hoge snelheden”, zegt White. “De WMC250EV is de meest radicale toepassing van een nieuw aerodynamisch concept dat is uitgevonden door White Motorcycle Concepts. Het verwijdert de druk aan de voorkant van de motorfiets en voorkomt front end lift via een gepatenteerd venturi ontwerp dat van voor naar achteren tussen de benen van de rijder doorloopt. Dit vermindert ook de luchtweerstand aanzienlijk, Het begon allemaal met het WMC250EV projectwat op zijn beurt de acceleratie verbetert en het brandstofverbruik verlaagt. Dankzij de mogelijkheden die ontstaan door het afstoten van de verbrandingsmotor ten gunste van een kleinere, compactere elektromotor, die wordt gevoed door cilindervormige cellen die gelijkmatiger en idealer over de motor kunnen worden verdeeld, kon dat worden gerealiseerd.”

“Omdat ik in de Formule 1 heb gewerkt en vele, vele uren naar een F1-auto heb zitten staren, weet ik dat het allemaal draait om verpakking. En over het algemeen zijn de doelstellingen van de ingenieurs om het pakket zo strak mogelijk te maken, zodat de aerodynamica een zo compact mogelijk voertuig krijgen, zodat ze de beschikbare volumes kunnen benutten voor aerodynamische winst - en dat is precies wat we hier proberen te doen.” Rob White's toepassing van deze technologie op het Project WMC250EV hielp bij het bereiken van een geclaimde 70% vermindering in luchtweerstand ten opzichte van Binnen de grenzen van het bestaande ontwerp werd een 2-kanaals tunnel ontwikkeldde basislijn van de zelf getunede Suzuki Hayabusa waarmee White een zeer succesvolle dragracer en sprinter was geworden vóór 2020.

Om inkomsten te genereren om de kosten van het E-LSR-project te dekken, is White Motorcycle Concepts op zoek naar commerciële toepassingen voor zijn gepatenteerde airduct-technologie. “De WMC250EV heeft een fantastische luchtweerstandscoëfficiënt van 0,118, dus het is de motor met de laagste luchtweerstand ter wereld met een standaard zithoogte,” zegt Rob White. “Dat was erg bevredigend, maar toen moesten we de proef op de som nemen om te zien wat het laagste snelheidsbereik is waarbij een motorfiets kan profiteren van dergelijke technologie. In principe neemt de luchtweerstand toe met de snelheid. Bij 65 km/u wordt op een motor maar liefst 50% van de energie van de krachtbron al gebruikt om de luchtweerstand te overwinnen. Inderdaad, voel geen verschilTegen de tijd dat je 110 km/u rijdt, is dat ongeveer 95% - er zijn heel weinig wrijvingsverliezen binnen de aandrijflijn, zoals tussen banden en het wegdek, of wiellagers, of ketting- of riemaandrijving enz. Onze technologie is niet afhankelijk van de aandrijflijn, dus zolang je de ruimte in de motor kunt vrijmaken om de kanalen te monteren, is het concept relevant voor elke motorfiets, of die nu op waterstof, elektriciteit of brandstof rijdt, of wat dan ook.”

Het aanpassen van deze technologie aan straatmotoren kan echter lastig zijn als de motor in kwestie wordt aangedreven door een ICE-krachtbron – maar om de eerder genoemde redenen zijn EV's een andere zaak, en in 's werelds grootste fabrikant van elektrische motorfietsen, Zero Motorcycles in Noord-Californië, heeft Rob White een bereidwillige partner gevonden.

“Ik ontmoette Rob voor het eerst op EICMA in 2023”, zegt Zero's VP Product Development, Brian Wismann. “Ik was bekend met het White Motorcycle Concepts project voor de landsnelheidsmotor en was daar erg in geïnteresseerd. Na een ontmoeting hadden we allebei het idee dat de unieke verpakking van de batterijen op onze SR/S en SR/F straatmotoren zich uitstekend leende voor hun technologie om een gat door het midden van de motor te maken om het frontale oppervlak en de luchtweerstand te verminderen, waardoor je veel verder kunt rijden met dezelfde lading. Natuurlijk zijn we altijd op zoek naar manieren om het bereik van de fietsen te vergroten, en dit is een kans om dat te doen zonder de oplaadtijd of het gewicht te verhogen.Volgende keer toch maar ergens in warmere oorden doen, dit Efficiëntie krijg je bijna nooit gratis, maar hier was misschien een kans om dat wel te doen!” Zero werkte daarom samen met WMC aan een joint venture om het concept in een standaard SR/S-model te ontwikkelen, om te onderzoeken hoe het systeem toekomstige productiefietsen van Zero ten goede zou kunnen komen.

Dit betekende echter dat White voor het WMC Zero SR/S prototype moest werken binnen de grenzen van het bestaande chassis, zonder de structuur of de belangrijkste aandrijflijncomponenten te wijzigen, waaronder het standaard accupakket en Zero's eigen ZF75-10 luchtgekoelde borstelloze AC-motor, goed voor 110 pk bij 5000 tpm en een constant koppel van 190 Nm. Hierdoor was het onmogelijk om een groot kanaal toe te passen als op de WMC E-LSR motorfiets, waar een kind van tien in past. In plaats daarvan bevat het concept een aerodynamisch kanaal dat over de volle lengte door de motorfiets loopt en lucht van achter het voorwiel via twee kanalen aan de onderkant van het zadel afvoert. Om de luchtstroom door deze kanalen te verbeteren,
Vanaf de zijkant zie je amper verschil, vanaf de achterkant des te meer

Nu nog een prototype, maar 'gratis' extra range wil iedereen wel

Ook het voorspatbord is aerodynamisch aangepast, daarnaast zijn om de voorvorkpoten aerodynamische druppels gemonteerd. De laadstekker moest worden verplaatst

Om ruimte te creëren voor de dubbele koker is het zadel 40 mm hoger gemonteerd heeft WMC ook een nieuw aerodynamisch voorspatbord en een paar druppelvormige vorkkappen gemaakt, die samen zorgdragen voor de maximaal haalbare luchtstroom door de tunnel.

Hoewel het niet zo duidelijk is als op de E-LSR motorfiets, is er, als je voor of achter de WMC Zero gaat zitten, nog steeds een directe zichtlijn door de kanalen naar het andere uiteinde [zie foto's], wat laat zien hoe onbelemmerd het pad van de luchtstroom is. En de algehele esthetiek is nog steeds erg mooi - de strakke, welgevormde maar nog steeds efficiënte lijnen van de standaard SR/S, gecreëerd door Zero's Director of Industrial Design Matt Bentley en zijn driekoppige team, worden visueel niet beïnvloed door de WMC-kokers. Het belangrijkste architectonische verschil met de standaard SR/S is dat het zadel 40 mm hoger is geplaatst via een speciaal subframe, om extra ruimte te creëren voor de dubbele luchtkokers.

“De belangrijkste elementen van de motor zitten allemaal op hun oorspronkelijke plaats en we hebben de samenstelling van de batterijen niet veranderd,” zegt Rob White. “De energieopslag zit op dezelfde plek, de motor ook, en het frame en de motorcontrollers zitten ook op dezelfde plek. De boordlader en een aantal elektrische kasten, waaronder de Vehicle Control Unit (VCU) , de Battery Management Unit BMU en de zekeringkast van het aanvullende 12-volt systeem, zijn allemaal verplaatst naar een stalen structuur die in feite de bestaande module vervangt die op het chassis was gemonteerd. We hebben ook het stopcontact voor het opladen verplaatst van zijn positie achter de tank naar de lege ruimte boven de zogenaamde 'tank'. Dat is alles.”

Concept prototype

Dit concept prototype is het resultaat van het versnelde ontwikkelingsprogramma waaraan de twee bedrijven sinds februari 2024 hebben gewerkt. Toen werden de standaard Zero SR/S en de bijbehorende CAD-gegevens afgeleverd bij WMC's basis in Northamptonshire, zo'n 48 km van het epicentrum van de Britse Formule 1-industrie in Silverstone. WMC zette vervolgens een technisch contact op, waarbij ze gedurende het hele project elke twee weken een teamvergadering hadden met het technische team van Zero om de voortgang te bespreken. Dit gebeurde na het bouwen van een basis Computational Fluid Dynamics (CFD) model Een korte test is leuk, maar eigenlijk zou ik nu in een ruk door moeten rijden naar Spanje, om écht iets zinnigs te kunnen zeggen over de actieradiusvan de standaardmotor om te proberen de aerodynamische eigenschappen digitaal te repliceren, inclusief de luchtweerstand en het stromingstraject door de standaardmotor. 

Na het maken van dat model, volgens processen waarin Rob White bedreven was geraakt tijdens zijn jaren in de F1, ontwikkelde het WMC engineeringteam het concept met behulp van een reeks gevalideerde interne modelleer- en CFD-simulatietechnieken, plus prototyping en validatie. Bij de ontwikkeling van de aerodynamica van een werkend prototype maakten ze ook gebruik van zelfgebouwde aero rakes (stalen rekken met sensoren om de luchtstroom te meten) van het type dat vaak wordt gebruikt in de motorsport op topniveau. Dit maakte zowel computersimulatie als, uiteindelijk, testen in de echte wereld mogelijk, die afgelopen oktober begonnen toen Rob White de nabijgelegen snelweg A14 op en neer reed om een aantal basisgegevens vast te stellen en/of te bevestigen. De motorfiets was begin november klaar en maakte zijn wereldwijde debuut op de Zero stand op de grootste motorbeurs van Groot-Brittannië, Motorcycle Live in Birmingham van 16-24 november.

Volgens Rob White bevestigden deze tests dat het geëvolueerde ontwerp met twee kanalen een toename van 10% in aerodynamische efficiëntie heeft opgeleverd ten opzichte van de standaard SR/S. Dat is ondanks de beperkingen die worden opgelegd door het werken binnen de grenzen van een standaard productiemotor, met behoud van dezelfde externe carrosserie. Dit heeft geresulteerd in een toename van 9% in de actieradius bij snelheden op de snelweg. Maar White gelooft dat er nog eens 7% extra winst te "De hele EV-industrie staat voor een enorme uitdaging om een EV-motorfiets te produceren die dicht in de buurt komt van zijn benzine-equivalent", aldus Rob Whitebehalen valt door te werken aan externe oppervlakken van de bestaande fiets, voor de prijs van een restyling.

“De hele EV-industrie staat momenteel voor een enorme technische/commerciële uitdaging om een elektrische motorfiets te produceren met prestaties die dicht in de buurt komen van zijn benzine-equivalent, gekoppeld aan gebruiksgemak in het dagelijks gebruik,” zegt Rob White. “Dit probleem wordt niet opgelost door batterijtechnologie alleen. Er is een mix van innovaties nodig om de kloof nu te overbruggen en in de toekomst efficiencyvoordelen te bieden. Toen ik het Zero SR/S frame en de accu-architectuur voor het eerst zag, zag ik meteen de mogelijkheid om een kanaal achteraf in te bouwen. Dat komt omdat ze een enorme soort kofferachtige energieopslag hebben die relatief laag in het chassis zit, en ze hebben gekozen voor AC onboard charging, dus ze hebben een lader die bovenop zit. Ik ben trots op wat we hebben bereikt, ook al is het kanaal beperkt door het bestaande ontwerp. Het is bewezen dat onze intelligente airduct de aerodynamische efficiëntie verbetert, wat een positieve invloed heeft opOok wel handig als je gaat vissen, bedenk ik me ineens... het stroomverbruik en de actieradius, vooral bij hoge snelheden. Maar het zou nog meer voordelen bieden als het al vanaf het begin van het ontwerpproces geïntegreerd zou kunnen worden.”

Die verbeterde aerodynamische efficiëntie kan worden gebruikt om de actieradius te vergroten en/of de kosten te verlagen, zodat er minder behoefte is aan een grotere batterij, wat weer scheelt in gewicht, oplaadtijd en batterijkosten. “Vanaf onze eerste ontmoeting op de EICMA 2023 zijn we geïnteresseerd geweest in het begrijpen van de potentiële impact van WMC's aerodynamische kanaal,” zegt Abe Askenazi, CTO van Zero Motorcycles. “Als bedrijf zijn we toegewijd aan innovatie en, terwijl de ontwikkeling van batterijen snel vordert, geloven we dat een combinatie van technologieën de sleutel is tot de ontwikkeling van de elektrische motorfietsen van de toekomst. Deze concept WMC motorfiets heeft ons waardevolle inzichten gegeven in de potentiële voordelen van het integreren van een aerodynamisch kanaal in elektrische motorfietsen. Als je op een snelweg rijdt en een langere reis maakt, geeft het 10% meer actieradius door verminderde massa, wat behoorlijk geweldig is. En WMC heeft helemaal niets afgedaan aan de belasting van de batterij - ze konden die twee kanalen installeren zonder het chassis of de aandrijflijn aan te passen en met exact dezelfde batterijconfiguratie, wat echt fantastisch is. Ik vind het er ook prachtig uitzien - ik vind het fantastisch!”

Hamvraag – hoe rijdt het

De kans om als eerste buiten WMC op de motor te rijden - en vóór iedereen bij Zero Motorcycles! - kwam via een korte rit van 90 minuten over gladde, met zout bedekte landweggetjes op een zonnige maar kille Engelse winterdag. Ik heb sinds 2012 op elke uitvoering van Zero's productontwikkeling gereden en was al bekend met de SR/S omdat ik hem vanuit de Zero fabriek in Noord-Californië had gereden. Zithouding voelt rationeler dankzij die 40 mm hogere zitIk was niet zozeer geïnteresseerd in het verkennen van de prestaties van de motor - dat was maar goed ook, gezien de wegomstandigheden - maar om te vergelijken hoe de wijzigingen in de zithouding door de 40 mm hogere zithoogte de rijervaring beïnvloedde.

Het antwoord is: nauwelijks, vooral omdat de standaard SR/S zithoogte van 787 mm naar de maatstaven van de huidige sportmotoren al behoorlijk laag is, vooral met het relatief hoge, taps toelopende eendelige stuur en Zero's zeer individuele plaatsing van de behoorlijk grote spiegels onder de handgrepen in plaats van erboven. Het verhogen van de zithoogte naar 827 mm zorgt voor een ruimere en in mijn geval met een lengte van 180 cm een rationelere houding, maar zonder het gevoel dat ik naar beneden moet reiken om het stuur vast te pakken dat via een 50 mm riser direct op de bovenste kroonplaat is gemonteerd, waardoor Zeg Rob, denk je nu een gat in de markt te hebben gevonden? mijn schouders of armen overbelast zouden kunnen raken. Toegegeven, er is een iets kleinere ruimte bovenop de 'tank' waarin de oplaadkabel nu huist, maar de uiterlijke vorm van de 'tank' is ongewijzigd. Dankzij het ruime ontwerp van het zadel, dat op nuttige wijze is versmald waar hij de tank raakt, kon ik ondanks de grotere hoogte niet alleen beide voeten plat op de grond zetten in ruststand, maar me ook gemakkelijk verplaatsen onderweg. Je zit helemaal niet vastgeklemd op je plaats, plus de TMC SR/S leek echt goed in balans, ondanks zijn relatief hoge gewicht van 229 kg.

Het aluminium stuur zorgt voor een licht voorovergebogen rijhouding, die absoluut comfortabel is en helemaal niet vermoeiend - deze fiets voelt extreem strak en zeer samenhangend aan wanneer je erop rijdt. En zelfs in de gladde omstandigheden die de tractiecontrole van de motor met gemak aan kon, vond ik de prestaties van de Zero werkelijk bedwelmend. Het is die letterlijk naadloze maar gecontroleerde afgifte van het enorme koppel dat beschikbaar is zodra je het gas opendraait, die zo verkwikkend is.

Want ondanks de ijzige omstandigheden was het rijden met de Zero SR/S net zo leuk als de laatste keer dat ik dat deed in het noorden van Californië, dankzij de manier waarop de Cypher III ECU de enorme dosis constant koppel van 190 Nm regelt via vier voorgeprogrammeerde rijmodi (Street, Sport, Eco, Rain) en maximaal 10 programmeerbare aangepaste modi die worden bewaakt door de TFT-interface op het dashboard. Als je gemakkelijk schakelt tussen de Rain-modus voor de gladde, scherpe bochten en de Street-modus voor de snellere bochten en rechtere stukken van de wegen in East Midlands, geniet je van Benieuwd hoelang het duurt voordat dit in productie wordt toegepastde bescherming van de Bosch Motorcycle Stability Control met bochten-ABS, tractie- en koppelregeling. Maar sorry - ik heb niet genoeg afstand afgelegd om een zinnige uitspraak over het verbruik te kunnen doen.

Hoewel het in dit stadium onduidelijk is of Zero ervoor zal kiezen om het WMC-kanaal in toekomstige modellen op te nemen, is de logica ervan moeilijk te ontkennen. “Een voordeel van 10% vanuit het oogpunt van actieradius is zo'n beetje de waarde die het de moeite waard maakt om het toe te passen, en hoewel er een aantal mechanische uitdagingen waren, zoals de achtershock en het subframe, heeft het White Motorcycle Concepts team fantastisch werk geleverd in een zeer korte tijd om door die problemen heen te werken en ze op te lossen met de hulp van onze ingenieurs,” zegt Brian Wismann. “Het heeft dus een enorm potentieel. Als we de efficiëntie en actieradius kunnen vergroten zonder meer batterijen toe te voegen, welke fabrikant van elektrische voertuigen zou dat dan niet willen?”

Technische gegevens