R. J. 克羅默在俄亥俄州立大學讀一年級時，走去上數學課的路上，看到一張學生團隊設計燃料電池汽車的海報。他從未建造過比樂高機器人套件更復雜的東西，但他還是給該小組發了一封電子郵件，請求加入。令他驚訝的是，團隊成員立即回覆了。“我以為會有各種各樣的要求，”克羅默回憶說，“但他們說，‘不，來就行了。’”
於是克羅默前往該團隊在學校汽車研究中心 (CAR) 的工作空間。他很快了解到，巴克艾子彈汽車背後這群獨特的、大多是娃娃臉的工程師，這是一系列打破世界紀錄的替代燃料汽車，計劃首先測試他的奉獻精神。克羅默從工程領域的“收發室”開始。最初的幾個月，他主要是在車間掃地，或整理和組織各種工具和備件。不過，在保管任務之餘，資深團隊成員開始教他關於佈線、控制系統等方面的知識。很快，他在車間學到的東西比在課堂上學到的還多。第二年，兩位資深成員畢業，克羅默負責電氣工程。“事實證明，如果你願意不睡覺，你可以很快掌握很多東西，”他說。
巴克艾子彈團隊充滿了類似的故事。團隊負責人大衛·庫克作為一名新生偶然加入。高階工程師埃文·馬利作為一名喜歡快車的充滿好奇的高中生加入。庫克說，在評估新的志願者時，團隊看的不是智商分數，而是工作意願。克羅默自願失眠是該團隊的標誌。子彈工程師經常看到黎明從他們車間盡頭 30 英尺高的車庫門下溜進來。他們睡在會議室的地板上，偶爾也睡在測試跑道上。他們摒棄普通學生的醉酒週末，轉而切割金屬、測試電池和設計定製懸掛系統。
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這些不是卡丁車上的懸掛系統。這個團隊已經制造了幾輛歷史上最快的替代燃料汽車。克羅默感興趣的氫燃料電池汽車在 2008 年的平均最高時速為 286 英里/小時。兩年後，該團隊將其改造成電池驅動的賽車，時速超過 300 英里/小時。在今年 9 月，在猶他州溫多弗郊外的博納維爾鹽灘上，該團隊聲稱其重新設計的汽車將成為第一輛突破 400 英里/小時的電動賽車。
只有九輛汽油動力、車輪驅動的汽車達到過如此快的速度。“從 300 英里/小時到 400 英里/小時的飛躍是巨大的，”庫克說。當汽車接近 400 英里/小時時，空氣動力阻力呈幾何級數增長。電機需要更大的電流，這意味著需要更多的電池和增加重量，但這輛車需要儘可能輕。最後，輪胎會旋轉得非常快，以至於離心力有可能將它們撕裂。這些挑戰非常艱鉅，足以讓一支經驗豐富的工程師團隊望而卻步，更不用說一群研究生和大學生了。
快速設計
1993 年，現任 CAR 主任喬治·裡佐尼組建了第一個學生團隊，參加一個短暫的大學電池動力汽車賽車系列賽。該團隊的汽車“冒煙的巴克艾”贏得了大部分比賽，但在幾年內，該系列賽被取消，裡佐尼認為這將是該計劃的終結。相反，他的兩名學生告訴他，他們與一家當地公司達成了贊助協議。他們想製造歷史上最快的電動汽車。“我看著學生們說，‘你們真是瘋了，’”裡佐尼回憶道。
在接下來的十年裡，該團隊製造了三輛打破世界紀錄的汽車。現在，裡佐尼很少質疑團隊成員的崇高目標或工程或交易技能。當庫克和團隊決定他們想突破 400 英里/小時的障礙時，他們知道他們需要偏離標準的融資渠道。因此，他們向文丘裡汽車公司（一家位於摩納哥的電動汽車製造商）時年 45 歲的車主吉爾多·帕蘭卡·帕斯托求助。帕斯托曾是一名業餘賽車手，摩納哥房地產帝國的負責人和餐館老闆，多年來一直關注著該團隊。2010 年，他簽署了一項贊助協議，以支援 400 英里/小時的追求。
兩年後，在去年 8 月一個潮溼的星期三，在 CAR 總部，一棟樸素的兩層建築，正面是磚砌外牆，後面是幾個巨大的機庫，26 歲的庫克留著鬍鬚，解釋說汽車的整體設計幾乎已敲定。文丘裡巴克艾子彈 3 (VBB3) 將長 38 英尺，採用四輪驅動。由於將汽車加速到 400 英里/小時所需的功率對於一臺電機來說太大了，因此該團隊計劃將任務分配給四臺電機。每臺電機將產生 400 馬力，總共 1600 馬力。
庫克和其他幾個人一直在與文丘裡工程師合作進行定製電機設計。子彈工程師概述了理想的尺寸、效能規格和其他細節，並且他們已經與文丘裡團隊迭代設計了一年。帕斯托已經開始在文丘裡的美國車型中對子彈電機的縮小版進行道路測試，這是一款最高時速為 124 英里/小時的電動跑車。四臺子彈電機將稍長且更強大，但它們將在幾周後完成。
不過，就目前而言，電機並不是主要關注點。在 CAR，VBB3 團隊的研究生和本科生，包括庫克、馬利和一位 23 歲名叫凌王的冷幽默工程師坐在同一間小辦公室裡。當馬利和庫克走進辦公室時，王正在他的螢幕上翻轉汽車垂直尾翼的 3D 模型。王是空氣動力學專家，而空氣動力學可以說是從 300 英里/小時躍升到 400 英里/小時的最大挑戰。克服空氣動力阻力所需的功率與所需速度的立方成正比。因此，如果您想將速度提高一倍，則需要大約八倍的功率。
卡里·博克是前團隊成員，他剛離開去波音公司工作，他花了兩年時間微調 VBB3 的空氣動力學外殼，改變形狀並添加了減阻功能，例如覆蓋車輪的擾流板。子彈將採用鋼製框架和碳纖維外殼，其堅固而輕巧的核心部分由 Nomex（一種阻燃纖維）製成。然而，仍有一些大問題懸而未決。今天，王專注於尾翼。
任何突出汽車的東西都會增加阻力，但團隊必須安裝尾翼以保護試車手的安全，試車手是一位 62 歲的賽車手羅傑·施羅爾。作用在車輛上的所有空氣動力都可以在一個點上取平均值，稱為壓力中心。當這個點位於後方，而車輛的質心更靠近前方時，兩者相互平衡，即使在側風的情況下也能保持車輛直線行駛。VBB3 將配備多個降落傘，並作為後備，配備一套飛機剎車，但這兩種裝置都無法在發生旋轉時幫助施羅爾。“歸根結底，”庫克說，“羅傑的生命是最重要的。”
問題是如何在空氣動力學和安全性之間取得平衡。王快速點選滑鼠，拆開尾翼並在虛擬 3D 空間中旋轉它。他從頂部呈尖角的扁平設計切換到類似於海豚尾巴末端的設計——一個水平方向的鰭安裝在另一個垂直方向的鰭的頂部。馬利解釋說，該團隊正在嘗試找出一種方法來新增 GPS 裝置和兩個攝像頭——一個朝前，另一個朝後——以在執行期間捕獲資料。王添加了水平鰭以容納所有三個裝置，然後將他的修訂版傳送給波音公司的博克。
王告訴他們，新新增的部分剛剛被“博克否決”了。這是團隊的簡稱，指博克以會增加過多阻力為由拒絕更改。“他告訴我們，‘你們正在讓汽車變慢，所以別這麼做，’”庫克解釋道。
王略帶惱火地澄清說：“我知道這會使汽車變慢，”他說。“但會慢多少？”
當王回到模型時，庫克轉向另一個挑戰，電池。當天早些時候，他展示了 CAR 的幾個電池測試室。在裡面，定製程式反覆耗盡和充電電池單元，同時調節環境條件。這使 CAR 的工程師能夠更好地瞭解電池的真實效能，而這並不總是與廣告宣傳的規格相符。在過去的一年中，庫克和該小組一直在嚴格測試現已倒閉的製造商 A123 Systems 的原型磷酸奈米鐵鋰離子電池。在比賽當天，子彈必須完成至少兩次執行才能獲得官方世界紀錄，庫克指出，在每次 60 秒的衝刺結束時，電池需要完全耗盡。“我們希望在一次執行中將電池中的所有能量都釋放出來，”他說。“如果我們留下任何額外的能量，那就意味著我們攜帶了額外的電池重量。”
A123 電池部分由曾在該公司工作的兩名前子彈團隊成員設計，不僅比市場上任何其他電池儲存更多的電量，而且還以更緊湊的封裝形式實現。庫克解釋說，標準的圓柱形電池（例如他們上次賽車上使用的電池）佔用了太多空間。當您將它們包裝在一起時，圓形橫截面會留下間隙。增加的空間轉化為更大的總體積和更大的汽車，這意味著更厚的空氣動力學輪廓，最終導致速度降低。
庫克從他桌子旁邊的架子上取下一個類似於汽車電池的黑色盒子，以及一個薄而扁平的銀色方形包裝，看起來像冰袋。這些袋式電池以更小的體積產生更大的電流。每個黑色模組將容納 25 個袋式電池單元，一個挨著一個緊密排列，與圓柱形電池相比，節省的空間將是巨大的，因為總共有 80 個這樣的模組。“你可以減少三分之一的重量和體積，”庫克說。“這遠遠超出了目前最好的水平。”
這種封裝挑戰不僅限於電池。車輛設計過程在很大程度上是將盡可能多的東西塞入儘可能狹窄的空間。例如，在庫克工作站的對面，馬利的顯示器上顯示了懸掛系統的虛擬渲染圖。破紀錄的賽車經常放棄懸掛以減輕重量。然而，由於駕駛員只有一英里的距離來加速車輛，因此馬利和團隊決定他們將需要在那一英里的每一寸土地上都保持牽引力。鹽灘上的顛簸會導致車輪打滑，即使只是瞬間，也可能導致寶貴的動力損失。馬利稍後解釋說，懸掛系統的減震器最初計劃安裝在電機和變速器下方。他現在正在修改該設計。在考慮整體封裝後，他看到減震器會將車輛的重心向上移動。“當您考慮到變速器和電機的重量時，您談論的是幾百磅，”他說。“您希望儘可能降低重量以保持穩定性。”
接下來，庫克前往車間，這是一個長而開放的倉庫，也容納了其他各種學生運營的 CAR 專案。在子彈工作站，庫克抓起一個橡膠只有十六分之一英寸厚的輪胎。他解釋說，當車輛超過 300 英里/小時時，輪胎會旋轉得非常快，以至於離心力會導致它們膨脹。橡膠越多，質量越大，試圖撕裂該質量的力也越大。較薄的輪胎意味著較小的質量和輪胎在高速下解體的可能性更小。問題是車輛將在相當崎嶇的鹽灘上行駛。“輪胎能撐住嗎？”庫克大聲問道。“這是讓我夜不能寐的事情之一。”
發射倒計時
三個月後，在 11 月初，該團隊距離開始建造僅剩兩個月的時間。馬利重新設計了懸掛系統以降低電機和汽車的重心，但尾翼仍然是一個爭論的焦點。作為一項安全預防措施，該團隊現在正在考慮包括三個甚至四個制動降落傘。這些額外的降落傘可能會使車輛後部過大，從而增加阻力。“降落傘的數量目前尚不確定，”王承認。
在一個月前，電池供應商 A123 已經破產，但幸運的是，該公司的子彈校友將該專案的電池送出了門。“我們擁有他們所有的東西，還有一些備件，”庫克說。
電機也已完成，儘管形式略有改變。在進一步的模擬測試之後，文丘裡工程師表示，電機可能無法提供足夠的功率。然而，庫克並沒有因此而氣餒。“我們瞭解到你不能只是接受‘不’，”他說。“你需要問為什麼。為什麼我們不能獲得更多的電力？是因為你無法在銅繞組中物理地執行更多的電流嗎？”進一步的挖掘表明，問題實際上與溫度有關。根據模擬，電機將過熱。因此，庫克、馬利和本科生盧克·凱爾姆與文丘裡合作重新設計了電機的冷卻系統。他們改變了油基冷卻劑的流動，使其在更多點與電機接觸，從而使其能夠帶走更多的熱量並保持溫度下降。
這就是子彈專案的遺產：與其說是一系列技術創新（儘管它們可能令人印象深刻），不如說是一種致力於理解現有技術的侷限性以克服它們的承諾。“這是一項絕妙的練習，”文丘裡的帕斯托說。“當您必須將元件推向極限時，您可以發現新事物並以不同的方式推進您的想法。”
最終，這些挑戰提供了無與倫比的教育，培養了一批經驗豐富的畢業生。子彈專案多年來培養了 50 名工程師，他們中的大多數人都進入了汽車製造、航空航天和電池技術領域的知名企業工作。“他們之所以成為更好的工程師，是因為他們處理過這些複雜的問題，”帕斯托指出。
克羅默是一位前新生，他一時興起加入了該團隊，他說他獲得的教育遠遠超出了他在課堂上學到的知識。這個對汽車一竅不通的孩子在過去的兩年裡一直在設計汽車的電子大腦，這是一個監控每個元件的效能並將其與駕駛員的控制同步的系統。儘管如此，克羅默和其他人不僅僅是為了學習而這樣做。他們的核心仍然是大學生，並且在 9 月份打破 400 英里/小時障礙的前景依然很大。“我們可以打破國際速度紀錄，”他說。“有多少剛畢業的大學生能說出這樣的話？”