Воздух делает вещи медленнее. И воздух делает вещи быстрее: аэродинамика является как проклятием, так и благословением для спортивных автомобилей. Ключевой момент здесь – прижимная сила.
На протяжении 50 лет развития, основой для формы Porsche 911 была превосходная аэродинамика. В то же время, 911-й преподает впечатляющий урок того, как возможно аэродинамически усовершенствовать форму машины, без потери ключевых аспектов своего оригинального дизайна и узнаваемости бренда.
Аэродинамический контур Porsche 911 прорастает из 1950-х и является наследием Porsche 356. В те дни были предприняты попытки перенять и разработать упрощенные формы от авиации. Образцом для контура исходного Porsche был срез профиля поперечного сечения крыла самолета. Преимущества этой формы: снижает сопротивление и могут быть достигнуты высокие скорости даже при низкой мощности двигателя – основной принцип Porsche. Так же это проводник к успеху в автоспорте. Потому что спортивные машины Porsche, разработанные для автоспорта, тестируются на классическом полигоне бренда. Снижение выходной мощности означает снижение потребления энергии. Выдающаяся эффективность всегда была неотъемлемой чертой 911-го.
Тем не менее, динамика потока вокруг основной формы 911-го, не всегда выгодна. Основным недостатком спортивного автомобиля с обтекаемой шасси это «liff-off effect» или «эффект отрыва от земли» (аэродинамическая подъемная сила) на передней и задней осях – которая необходима для самолета, но не для автомобиля. Это особенно вредно, так как подъемная сила растет экспоненциально скорости: удвоение скорости автомобиля четверо кратно увеличивает аэродинамическую подъемную силу. Начиная примерно с 80км/ч, воздух является доминирующей силой сопротивления всего дальнейшего ускорения, и он должен быть преодолен мощностью двигателя.
Удлинение задней части для снижения сопротивления
Динамика потоков, учитывая основную форму, производит как сопротивление, так и подъемную силу. Для того чтобы уменьшить их влияние, динамика потока должна быть изменена в конкретных направлениях с помощью дополнительных аэродинамических элементов. Легендарным примером этого был Porsche в начале 1970-х, в виде гоночного автомобиля 917-го, который был оснащен удлиненным шасси для высокоскоростных треков – знаменитый длиннохвостый гоночный автомобиль с особенно низким сопротивлением воздуха для Ле-Мана.
Основываясь на этом опыте, Porsche впервые оснастил 911S передним спойлером в 1971 году. Это ускорило поток воздуха под автомобилем, отвлекая часть воздуха по бокам и, следовательно, снижается аэродинамический подъем передней части автомобиля. Эти преимущества улучшили курсовую устойчивость и управляемость. Carrera RS 2.7, разработанный для автогонок в 1972 году, принес веху в аэродинамическое развитие на рынке: мало того, что он оснащен низкой посадкой переднего спойлера, так еще и с характерным спойлером над капотом – легендарный «утиный хвостик». Эти два компонента улучшили воздушный поток вокруг 911-го и снизили аэродинамический подъем и лобовое сопротивление. Результат: Carrera RS 2.7 был особенно быстрым и эффективным, в то время как предлагал отличные характеристики дорожной обработки на высоких скоростях. Через год, прототип первого 911 Turbo еще более активизирован на постоянное аэродинамическое развитие шасси с большим фиксированным задним спойлером.
Симулирование движения дороги в аэродинамической трубе
Porsche продолжает улучшать аэродинамику 911-го и уменьшать его сопротивление воздуху и подъемную силу из поколения в поколение. Динамические характеристик увеличились, а расход топлива был сокращен. Оболочка шасси становится все более и более гладкой. Все воздушные потоки, используемые для тормозов и охлаждения двигателя, аэродинамически оптимизированы, что в результате говорит об эффективности конструкции.
В этой области, Porsche фокусируется на разработке и внедрении вспомогательных инструментов. Симуляторы в первую очередь используют для проверки аэродинамичности конструкции на воздушный поток через и вокруг автомобиля. Для оптимизации требований к охлаждению, симуляция также включает источники тепла, такие как двигатель, коробка передач, выхлопная система и тормоза. Инженера по аэродинамики используют для этого аэродинамическую трубу, оснащенную высокоточной шкалой веса и имитацией движения асфальта. Шкала веса позволяет точно измерить, как влияют подъемная и прижимная силы на ось в зависимости от скорости. Движущая лента, симулирующая дорогу, может разгонять автомобиль до 300км/ч, чтобы имитировать движения автомобиля по дороге как можно более реалистично.
Важность аэродинамики продолжает расти с увеличением ходовой производительности и стандартов бренда. В конце 1980-х, Porsche разработал расширяемый задний спойлер для 964-го, чтобы комбинировать эффект обтекания транспортного средства воздушными потоками с требованиями к внешнему виду типичного для Porsche. Это было завершением первого шага к адаптивной аэродинамики.