Jak działa aktywna aerodynamika w samochodzie sportowym?

Żeby pokazać Wam, jak działa aktywna aerodynamika i jakie daje korzyści, przyjrzeliśmy się bliżej najnowszemu Porsche 911 Turbo S w wersji 992. Bo oprócz tego, że model ten ma 650 KM mocy i  rozpędza się 0-100 km/h w 2,7 sekundy, to posiada też zaawansowany system regulowania charakterystyki aerodynamicznej. To sprawia, że samochód ten nie ma np. stałej wartości współczynnika Cx, a w zależności od ustawień spoilerów może lepiej skręcać, szybciej jechać albo hamować na krótszym dystansie. Zobaczcie co potrafi aktywna aerodynamika!

Aktywna aerodynamika pozwala zmieniać charakterystykę aerodynamiczną samochodu w zależności od prędkości pojazdu, warunków na drodze czy wybranego  tryby jazdy. Z jednej strony pozwala zmniejszyć opór aerodynamiczny pojazdu wtedy, gdy kierowcy zależy na uzyskaniu wysokiej prędkości, z drugiej można dzięki niej poprawić chłodzenie konkretnych obszarów auta takich jak silnik czy układ hamulcowy, bądź zadbać o ich szybsze rozgrzanie. Co jeszcze ważniejsze, aktywna aerodynamika potrafi zapewnić znacznie lepszą przyczepność samochodu na zakrętach i wyraźnie poprawić stabilność auta przy szybkiej jeździe. Jest też w stanie skrócić drogę hamownia, a nawet zmniejszyć zużycie paliwa. To sprawia, że jazda samochodem sportowym staje się bezpieczniejsza i wydajniejsza. Niestety, z racji wysokich kosztów produkcji, zarezerwowana jest ona tylko dla najdroższych modeli, ale być może w przyszłości, trafi ona też do aut popularnych.

Aktywna aerodynamika w Porsche 911 Turbo S

Wyjątkowo mocno rozwiniętym układem aktywnej aerodynamiki dysponuje najnowsze Porsche 911 Turbo S. Choć wszystkie obecnie sprzedawane modele niemieckiego posiadają aktywne elementy aerodynamiczne, to poziom ich zaawansowania jest wyjątkowo wysoki w 911 Turbo S. Thomas Wiegand, dyrektor Porsche ds. rozwoju aerodynamiki twierdzi, że żaden inny samochód sportowy nie reaguje na różne sytuacje z taką elastycznością aerodynamiczną jak nowe 911 Turbo S. Możliwość regulowania charakterystyki aerodynamicznej samochodu pozwala rozwiązać szereg powiązanych wzajemnie ze sobą problemów dotyczących np. spadku szybkości auta spowodowanej zbyt dużym dociskiem aerodynamicznym, dzięki któremu auto lepiej trzyma się na zakrętach. W rezultacie współczynnik oporu powietrza (C_d) 911 Turbo S zmienia się w zależności od konfiguracji aerodynamiki. Ta najbardziej efektywna pozwala osiągnąć minimalną wartością C_d równą 0,33.

Porsche chwali się, że aktywna aerodynamika czyli system PAA (Porsche Active Aerodynamics) miała swój debiut w poprzedniej generacji 911 Turbo wprowadzonej w 2014 roku. Nowo opracowane tylne skrzydło i przedni spojler pozwoliły zwiększyć docisk o 15%, zapewniając lepszą stabilność oraz dynamikę jazdy przy wyższych prędkości. Maksymalna siła docisku w pozycji Performance (włączony tryb Sport Plus) wynosi teraz około 170 kg. Ale elementem, który wyróżnia nowe rozwiązanie są zastosowane po raz pierwszy aktywne klapy powietrza chłodzącego. W rezultacie w połączeniu z ruchomą krawędzią przedniego spojlera oraz wysuwanym i pochylanym tylnym skrzydłem, nowe Turbo S dysponuje trzema elementami aktywnej aerodynamiki. Oprócz podstawowych konfiguracji aerodynamicznych 911 Turbo – PAA Speed (prędkość) i PAA Performance (osiągi/wydajność) – dodatkowo pozwala to na realizację konfiguracji Eco. Co więcej, system PAA potrafi reagować na zmieniony przepływu powietrza wokół pojazdu, gdy otwarty jest odsuwany lub rozkładany dach. Umie też poprawić przyczepność pojazdu w trakcie jazdy na mokrej nawierzchni za pomocą specjalnie opracowanej jej konfiguracji w trybie WET (mokrym).

Klapy powietrza chłodzącego pierwszy raz w Polsce

Zupełnie nowe, ruchome klapy powietrza chłodzącego umożliwiają zmniejszyć opory stawiane przez auto opływającemu go powietrzu, a tym samym ograniczyć zużycia paliwa. Klapy znajdują się w prawym i lewym wlocie powietrza przedniego zderzaka. Są bezstopniowo regulowane i kontrolują dopływ powietrza chłodzącego do chłodnic.

Za uzyskanie stanu równowagi pomiędzy aktualnym zapotrzebowaniem na chłodzenie, ilością prądu wymaganą do obsługi chłodnicy i korzyściami aerodynamicznymi wynikającymi z ustawieniami klap odpowiada sterowany komputerowo system. Kluczowym czynnikiem jest prędkość pojazdu. Od prędkości 70 km/h klapy powietrza chłodzącego są zamknięte na tyle, na ile to tylko możliwe. Daje to korzyści w zakresie zużycia paliwa podczas codziennej jazdy.

Gdy samochód porusza się z prędkością wyższą niż 150 km/h, klapy otwierają się liniowo, aby uzyskać lepszą aerodynamikę przy wysokich prędkościach. Priorytetem jest tu także dynamika jazdy – z tego względu klapy powietrza chłodzącego są otwierane po włączeniu trybów Sport, Sport Plus lub Wet oraz gdy kierowca wyłączy system Porsche Stability Management (PSM) lub wciśnie przycisk spojlera.

Pneumatycznie regulowany przedni spoiler

Istotnym elementem układu aktywnej aerodynamiki jest przedni spojler. W stosunku do poprzednika został on poddany znacznej modernizacji. Wzrosła jego efektywna powierzchnia aerodynamiczna, a wydłużanie lub chowanie następuje teraz szybciej i przy niższym ciśnieniu. Posiada on 3 segmenty regulowane indywidualnie za pomocą siłowników. Dwa zewnętrzne siłowniki zawsze działają synchronicznie. Sam spojler wykonano z elastycznego tworzywa sztucznego (elastomeru), dlatego środkowy segment może być złożony lub wysunięty, gdy zewnętrzne są już wysunięte. W sumie przewidziano kilka możliwości jego regulacji:

1. W pozycji podstawowej spojler jest całkowicie schowany i przyjmuje swoją pozycję dzięki wstępnemu obciążeniu elastomeru oraz magnesom w podwoziu 911 Turbo S.
2. W pozycji Speed wysunięte zostają tylko dwa zewnętrzne segmenty. Efekt: więcej powietrza przepływa wokół nadwozia, a unoszenie przedniej osi zostaje ograniczone.
3. W pozycji Performance wysunięte są wszystkie trzy segmenty. Pozycja ta zapewnia aerodynamikę zorientowaną na osiągi przy maksymalnej możliwej sile docisku przedniej osi. W tej pozycji widoczne jest logo „911 turbo S” wytłoczone pośrodku spojlera.

Zobacz: W jaki sposób badana jest aerodynamika samochodów?

Jednostka sterująca i sprężarka zostały zamontowane z boku bagażnika. Ponieważ moduł pneumatyczny ma bardziej kompaktowe gabaryty niż w poprzedniku, bagażnik oferuje pojemność większą o 3 l. Ruchomy przedni spojler zwiększa również kąt natarcia, poprawiając użyteczność na co dzień: w pozycji podstawowej prześwit jest większy, dlatego nadaje się ona do przeprowadzania manewrów parkowania lub przejeżdżania progów zwalniających.

Regulowane tylne skrzydło ma nowy zakres funkcji

Znak charakterystyczny dla wersji Turbo, czyli tylne skrzydło, także zostało poważnie zmodyfikowane. Mimo że jego masa spadła o 440 gramów, to jego efektywny obszar jest o 8% większy. Podstawa skrzydła to piankowy rdzeń z kutymi wstawkami. Struktura skrzydła składa się z górnej strony z dwiema warstwami z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym (dwuosiowa tkanina CFRP) oraz z dolnej strony, z jedną warstwą tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (trójosiowa tkanina GFRP).

Elektryczna regulacja skrzydła – które może być rozkładane i pochylane – odbywa się przede wszystkim w zależności od prędkości i wybranego trybu jazdy. Zależnie od trybu jazdy poza znanymi pozycjami Speed i Performance dostępne są pozycje dodatkowe:

1. Pozycja Eco ze złożonym skrzydłem jest teraz dostępna w dużym zakresie prędkości – pojazd stawia wówczas minimalny opór.
2. Pozycja Performance II o zmniejszonym kącie natarcia, dla prędkości powyżej 260 km/h, zmniejsza opór i ogranicza obciążenie opon tylnej osi, co pozwala uniknąć wzrostu ciśnienia w oponach. W rezultacie ogumienie ma duży potencjał w zakresie dynamiki wzdłużnej i poprzecznej, pod kątem osiągów oraz szczególnie sportowej eksploatacji pojazdu, np. na torach wyścigowych. Odpowiednie dostosowanie ciśnienia w oponach korzystnie wpływa również na codzienne użytkowanie i komfort jazdy.
3. W kolejnej nowej pozycji – Wet – skrzydło jest znacznie wysunięte, ale nie pochylone. Po wybraniu trybu Wet, w połączeniu z całkowicie schowanym przednim spojlerem, równowaga aerodynamiczna zostaje przesunięta w kierunku tylnej osi. Rezultatem jest większa stabilność tylnej części samochodu oraz wzrost stabilności jazdy, co zapewnia wyższy poziom bezpieczeństwa na mokrych nawierzchniach.

Czym jest hamulec powietrzny?

W samochodzie sportowym, równie ważne jak mocny silnik, są też skuteczne hamulce. I wbrew pozorom, na długość drogi hamowania może mieć wpływ aerodynamika pojazdu. Sęk w tym, że wymaga to specjalnego rozwiązania. Dlatego tak ważna w Porsche 911 Turbo S jest kolejna nowa funkcja czyli hamulec powietrzny. Jest on aktywowany automatycznie w przypadku pełnego hamowania z wysokich prędkości. Przedni spojler i tylne skrzydło zajmują wtedy pozycję Performance.

Zobacz: Włókno węglowe – co to jest i jak powstaje?

Większy opór i zwiększony docisk mogą skrócić drogę hamowania. Poprawia się także stabilność podczas hamowania. Typowym problemem w trakcie gwałtownego wytracania prędkości jest mocno odciążana tylna oś. W rezultacie w wielu autach zaczyna wtedy lekko „tańczyć” tył pojazdu, co może nawet doprowadzić do poślizgu. Jest to szczególnie wyraźne zjawisko w samochodach z silnikiem umieszczonym z tyłu, w którym rozkład mas mocno jest niekorzystny, z uwagi na lekki przód i bardzo ciężki tył. Dlatego duży docisk tylnej osi jest w Porsche aspektem szczególnie istotowym.

Aerodynamika poprawia prowadzenie na mokrej nawierzchni

Nowy tryb Wet kładzie nacisk na stabilność jazdy w warunkach mokrej nawierzchni. Jeśli na podstawie rozpylonej cieczy czujniki, standardowo montowane w przednich nadkolach, wykryją istotnie mokrą nawierzchnię, w zestawie wskaźników pojawi się odpowiedni komunikat. Następnie kierowca może samodzielnie włączyć tryb Wet za pomocą obrotowego przełącznika na kierownicy. Oprócz opisanego wyżej dostosowania elementów aerodynamicznych również wszystkie odpowiednie układy sterowania samochodu zostają ustawione z myślą o uzyskaniu maksymalnej stabilności prowadzenia.

To co jest mocną stroną Porsche 911 Turbo S to fakt, że ustawieniami aktywnej aerodynamiki można sterować za pomocą oprogramowania samochodu. Poprzez menu i wybór trybów jazdy można zmieniać parametry ustawień poszczególnych elementów układów.

Strategia sterowania PAA w przypadku wciśnięcia przycisku spojlera jest taka sama jak w trybie Sport Plus.Oprócz opisanych pozycji bazowych PAA reaguje również na otwarcie odsuwanego lub rozkładanego dachu. Wyróżnia się zatem siedem pozycji tylnego skrzydła. W konfiguracjach dla poszczególnych pozycji uwzględniane są także różne warianty wyposażenia. Ponadto strategia sterowania pozwala określić, czy samochód jest w wersji Coupé, czy Cabriolet, i czy z przodu i z tyłu zamontowano elementy pakietu Sport Design o odmiennych konturach nadwozia.

Zobacz: Cadillac CT5-V nie zmieści pod maską silnika 4.2 V8, więc otrzyma motor 6.2 V8!