Porsche actieve aerodynamica (PAA)

Automatisch vertaald door DeepL. Bekijk originele versie (DE)

Porsche is al tientallen jaren toonaangevend op het gebied van aerodynamische ontwikkeling in serievoertuigen. Wat begon met de Porsche 964 is altijd een integraal onderdeel geweest van alle modellen uit de 911-serie. Wat nu bekend staat als Porsche Active Aerodynamics (PAA) vindt zijn oorsprong in het ontwikkelingscentrum in Weissach en helpt met name de GT-modellen om steeds indrukwekkendere recordrondes te rijden op de circuits van de wereld. Reden genoeg voor ons om de afzonderlijke ontwikkelingsfasen voor je na te lopen.

Voor degenen die misschien niet bekend zijn met de terminologie: In de voertuigbouw verwijst actieve aerodynamica naar apparaten die het gedrag van de luchtstroom rond de auto actief kunnen beïnvloeden – bijvoorbeeld door uitschuifbare spoilers of verstelbare luchtinlaten – in verschillende richtingen, zoals minder luchtweerstand of meer downforce.

Het dilemma van de ingenieurs – de juiste balans tussen luchtweerstand en downforce

“Wij aerodynamici worden normaal gesproken geconfronteerd met een dilemma: een lage luchtweerstandscoëfficiënt is wenselijk om een hogere topsnelheid en een lager brandstofverbruik te bereiken, terwijl een hoge downforce gunstig is voor de rijdynamiek. Deze twee eigenschappen staan echter haaks op elkaar,” legt Dr. Thomas Wiegand, hoofd Aerodynamics Development bij Porsche, uit. “Porsche Active Aerodynamics lost de conflicten tussen deze verschillende aerodynamische doelen op”, vervolgt Wiegand.

Wij aerodynamici worden normaal gesproken geconfronteerd met een dilemma: een lage luchtweerstandscoëfficiënt is wenselijk […] terwijl een hoge downforce gunstig is voor de rijdynamiek. Deze twee eigenschappen staan echter haaks op elkaar

Dr. Thomas Wiegand, hoofd Aerodynamica-ontwikkeling bij Porsche

Porsche Active Aerodynamics – Eerste ontwikkelingsfase in de Porsche 964

Ik herinner me dat ik als tiener een Porsche 964 Carrera (1989-1994) de weg op zag draaien. Terwijl hij gas gaf, kwam er een gemotoriseerde spoiler uit de achterklep. Voor een jonge sportwagenfan was dat het coolste dat ik ooit had gezien. Ik was zo gefascineerd dat ik de volgende dag op mijn fiets naar de dichtstbijzijnde kiosk reed. Dit was lang voor de uitvinding van de smartphone, dus ik moest een tijdschrift kopen om meer te weten te komen.

De uitschuifbare achterspoiler was standaard op de 964 Carrera 2 en Carrera 4 modellen. De spoiler was zo ontworpen dat hij uitklapte bij 80 km/u en weer introk onder de 10 km/u. Op die manier wilde Porsche het ontwerp onaangetast laten wanneer de auto stilstond. Uitgeschoven verhoogde de spoiler de downforce aan de achterkant en verbeterde zo de stabiliteit bij hoge snelheden. Maar het eerste Porsche Active Aerodynamic-onderdeel had nog een andere truc achter de hand: het verdubbelde de hoeveelheid lucht die in het motorcompartiment stroomde. Dit zorgde voor een efficiëntere koeling.

Vanaf 1990 kon de achterspoiler van de 964 Carrera ook handmatig worden bediend.

In de modellen vanaf 1990 voegde Porsche ook een schakelaar toe op de middenconsole waarmee de bestuurder de spoiler handmatig kon bedienen. Deze configuratie was enkele decennia lang het enige actieve aerodynamische systeem van Porsche. Dat komt omdat de intrekbare achterspoiler tot op de dag van vandaag een standaarduitrusting van alle Porsche 911 Carrera’s is. Uitzonderingen waren auto’s met een speciale uitrusting, zoals de fabrieksspoilerkit of speciale Sport Classic-modellen. De nieuwste Porsche 992 GT3 Touring heeft ook de discrete, intrekbare achterspoiler. Hoewel deze onder een steilere hoek uitsteekt dan die van de Carrera.

Andere modellen zijn ook uitgerust met verschillende varianten van de uitschuifbare achterspoiler. De Cayman, Boxster, Panamara, Taycan en zelfs de Cayenne maken gebruik van deze technologie. Omdat de auto’s sinds de introductie van de 964 aanzienlijk sneller zijn geworden, zijn de snelheden waarbij de spoilers worden in- en uitgeschoven ook veranderd. In de nieuwe modellen zijn de drempels 121 en 60 km/u.

Porsche Active Aerodynamics – Van het racecircuit naar de weg – 991 Turbo (2014-2019)

Porsche Active Aerodynamics (PAA) werd echter pas iets meer dan tien jaar geleden als merknaam geïntroduceerd. Met de Porsche 991 Turbo en Turbo S sloeg Porsche in 2014 een nieuwe weg in op het gebied van aerodynamica. Volgens Dr. Wiegand was het doel van PAA om de luchtweerstand te verminderen en tegelijkertijd meer downforce te genereren. Geen gemakkelijke taak voor de ingenieurs van Porsche. Het concept dat in de 991 is geïmplementeerd, heeft drie functionele niveaus (Start, Speed, Performance). Ze bieden verschillende configuraties tussen de voor- en achterspoilers om in elk geval de best mogelijke rijeigenschappen te bieden.

De Porsche 991 Turbo heeft een spoilerlip van flexibel elastomeer op de voorskirt. Dit rubberachtige materiaal kan flexibel worden uitgerekt, maar neemt daarna zijn oorspronkelijke vorm weer aan. Dit buitenste deel van de voorspoiler strekt zich naar beneden uit zodra 121 km/u wordt bereikt. Hetzelfde geldt voor het bovenste deel van de uitschuifbare achterspoiler. Beide werken altijd in relatie tot elkaar om voor aerodynamische balans te zorgen. Het was de eerste keer dat deze technologie werd toegepast op een wegvoertuig. Er zijn drie verschillende modi van Porsche Active Aerodynamics in de 991 Turbo (S):

Aerodynamische evolutie in de supersportwagen – 918 Spyder (2013-2015)

De Porsche 918 Spyder heeft dezelfde aerodynamische opties als de 991 Turbo. Ze worden Start, Speed en Performance genoemd. Maar voor het eerst in een wegauto heeft Porsche verstelbare luchtkleppen geïnstalleerd op de voorste onderkant van de Spyder. Ze gaan open zodra de modus “Performance” wordt geselecteerd. De luchtinlaten leiden de lucht door de kanalen van de diffuser onder de auto en creëren een gebied met lagere luchtdruk onder de auto. Het effect is omgekeerd aan dat van een vliegtuigvleugel en genereert downforce in plaats van lift. In de prestatiemodus wordt de achtervleugel ingesteld op een agressievere hoek en wordt de kleine spoiler aan de achterrand van de vleugel verlengd. Beide verhogen de downforce aan de achterkant.

In de instelling “Snelheid” verandert de hoek van de achtervleugel lichtjes. Aan de ene kant blijft hierdoor de downforce behouden en wordt de luchtweerstand bij hogere snelheden verminderd. De spoiler blijft uitgetrokken, maar de flaps onder de carrosserie worden gesloten. Dit verhoogt de stabiliteit bij hogere snelheden. In de modus “Start” zijn de achtervleugel en de spoiler ingetrokken en de flaps onder de carrosserie gesloten. Deze instelling biedt de laagste luchtweerstand van allemaal.

Het Porsche Active Aerodynamics System van de 918 Spyder werkt in combinatie met de hybride rijmodi. Er is bijvoorbeeld een tweede set verstelbare luchtinlaten onder de koplampen. Ze worden gebruikt voor koeling en zijn altijd open in de modus “Race Hybrid” of “Sport Hybrid”. In de modi “E-Power” en “Hybrid” zijn ze echter gesloten om de luchtweerstand te verminderen. Ze gaan pas weer open als 130 km/u wordt bereikt of als er extra koeling nodig is.

De nieuwe maatstaf – Porsche 992 Turbo (vanaf 2020)

Met de Porsche 992 Turbo en Turbo S is het bedrijf uit Zuffenhausen nog een stap verder gegaan op het gebied van aerodynamica. “Geen enkele andere sportwagen reageert zo aerodynamisch flexibel op verschillende situaties als de nieuwe 911 Turbo S,” zei Dr. Wiegand tijdens de presentatie. Het vlaggenschip van de 992-modelreeks beschikt nu over acht verschillende configuraties van het PAA. De nieuwe Airbrake is bijzonder effectief. Bij voluit remmen stijgt niet alleen de achtervleugel naar zijn meest agressieve positie, maar beweegt ook de voorspoiler naar zijn laagste stand. Op deze manier wordt er zoveel mogelijk weerstand gegenereerd om de auto af te remmen.

De modi “Performance 2” en “Wet” waren ook nieuw in het PAA-repertoire. “Performance 2′ nestelt zich tussen ‘Performance 1’ en ‘Speed’ en is een mix van beide functies. Het ondersteunt stabiliteit bij snelheden van 257 km/u en hoger. Performance 2” vermindert de downforce echter enigszins. Wanneer natte omstandigheden worden gedetecteerd (in elke modus), gaat de achterspoiler omhoog, maar kantelt hij niet.

Formule 1-technologie voor topprestaties op het circuit – PAA in de Porsche 992 GT3 RS

De huidige 992 GT3 RS van Porsche heeft ongetwijfeld de meest geavanceerde aerodynamische kit die Porsche Active Aerodynamics te bieden heeft. Verrassend genoeg heeft geen enkele eerdere GT3 RS ooit actieve aerodynamica aan boord gehad. De ingenieurs hebben echter meer dan 250 uur in de windtunnel doorgebracht voor de 992 GT3 RS. Het resultaat: bij een snelheid van 285 km/u genereert de race-sportwagen maar liefst 860 kg downforce. Dit cijfer is twee keer zo hoog als dat van zijn voorganger, de 991.2 GT3 RS. Hij presteert zelfs drie keer beter dan zijn “tammere” broer, de 992 GT3!

Bij 285 km/u genereert de Porsche 992 GT3 R maar liefst 860 kg downforce – twee keer zoveel als zijn voorganger.

Het Porsche Active Aerodynamics System in de 992 GT3 RS reageert afhankelijk van de snelheid, de zijdelingse versnelling, de stuurhoek en de geselecteerde rijmodus. Afhankelijk van de rijmodus kan de continu instelbare voorspoiler op dezelfde manier worden geregeld als de enorme actieve, tweedelige achtervleugel met zwanenhalsbevestiging. Hij is hoger dan de daklijn van de auto en past zich automatisch in verschillende fasen aan om de bestuurder en de auto op elke mogelijke situatie voor te bereiden.

Porsche heeft gekozen voor een centrale radiateur om de luchtstroom te optimaliseren

Voor de 992 GT3 RS koos Porsche voor een oplossing met een radiator in het midden, zoals bij de 911 GT3 R. De ingenieurs van Porsche gebruikten de vrijgekomen ruimte voor regelbare luchtinlaten. Ze leiden de lucht door de spleten van de voorvleugel en de nieuwe openingen voor de portieren. Deze snelle luchtuitlaat creëert een onderdruk aan de voorkant van de auto en dus downforce. De afdeling Active Aerodyanmics van Porsche heeft ook de Airbrake-functie geïmplementeerd die we kennen van de Turbo.

Een andere primeur was het gebruik van een systeem om de luchtweerstand te verminderen (DRS) in een Porsche productieauto. Ja, DRS zoals in de Formule 1. Als DRS wordt geactiveerd, wordt de vleugel van de 992 GT3 RS vlakker en gaan de diffusors aan de voorkant open. Hierdoor wordt de downforce op de voor- en achteras gelijkmatig verminderd en kun je sneller accelereren. Het systeem wordt automatisch geactiveerd zodra 100 km/u wordt bereikt, het motortoerental hoger is dan 5.500 tpm, er minder dan 0,9 G zijdelingse versnelling wordt toegepast en het gaspedaal voor minstens 95% is geopend. Bij een minimale stuuruitslag en vol gas kan het systeem ook handmatig aan het stuurwiel worden geactiveerd.

DRS wordt meestal gebruikt op lange rechte stukken om de acceleratie te maximaliseren. Desondanks blijft de topsnelheid van de GT3 RS met 296 km/u lager dan die van de 992 GT3. Hij accelereert tot 318 km/u. Dat komt door de grotere luchtweerstand als gevolg van de grotere downforce en een groter frontaal oppervlak, en door een kortere overbrengingsverhouding.

De toekomst van Porsche actieve aerodynamica

Met de introductie van de 992 Turbo en de GT3 RS heeft Porsche de actieve aero-schaal duidelijk verlegd. Het zal interessant zijn om te zien op welke gebieden ze nog verbeteringen kunnen aanbrengen. Maar zoals de geschiedenis heeft uitgewezen, zullen de ingenieurs van Porsche de grenzen blijven verleggen en een nieuwe norm stellen voor alle anderen. We zijn benieuwd naar de toekomst en zullen de verschillende Porsche fabrieksauto’s en de Formule 1 in de gaten houden voor aanwijzingen.

Afbeeldingen: Porsche AG, tenzij anders aangegeven