992.2 Carrera GTS 空动设计解析

乍一看，新款 992.2 Carrera GTS 似乎只是对这标志性青蛙造型设计的又一次常规迭代。然而这次GTS是首发的电气化Carrera系列车型，更高性能输出的发动机以及更强制动冷却需求都对空气动力学提出了更严苛的挑战。此外，随着法规的收紧以及客户喜好的变化，行驶阻力、燃油经济性和整车稳定性这三方面也给空气动力学出了新难题。因为911 Carrera的一大目标是力求成为最佳日常跑车。所以，空气动力学必须在满足以上各种需求的情况下，还得确保日常适用性并保留经典外观。

所以992.2 Carrera GTS空动系统需要解决的矛盾点大体可以细化为下面三个方面：

阻力与燃油经济性
降低空气阻力对性能和效率至关重要。行业经验表明，阻力系数每降低10个counts， WLTC 工况下大约可使每公里 CO2 排放减少1g。在较高车速下，这一敏感性更加明显，空气阻力对性能的影响显著。此外，面对现行及即将实施的排放法规，包括严格的欧7，在新GTS 上尽量减小阻力并优化燃油经济性是合规的关键。

升力与行驶稳定性
升力管理对高速稳定性和赛道表现至关重要。911车系一直能够与更偏赛道化、更大功率的其他车型竞争，并在纽北取得优异圈速，这在很大程度上归功于有效的升力管理，提升了高速操控时的抓地力，确保车辆在极限工况下仍保持道路稳定性。

冷却与功率提升
更高的性能要求更强的冷却能力。发动机性能提升至 485 PS，导致冷却系统承受更高热负荷。此外，混动系统带来额外的热管理挑战，需要更完善的冷却解决方案以保证持续的动力输出。随着整车功率和重量的增加，对制动冷却的需求也随之上升。

鉴于上面的要求，992.2 Carrera GTS 的空气动力学设计必须同时应对降低阻力、控制升力和提高冷却效率等多重挑战。这些因素对于在满足法规要求的同时实现高性能并保证日常可用性至关重要。实现这些常常互相制约的目标的一种方法是采用自适应主动空气动力学系统。

下面就介绍下GTS的空气动力学设计变化在那里。

【垂直式主动格栅】图1
992.2 Carrera GTS 的车头设计为满足增加的冷却需求和优化气流管理而进行了修改。在保留既有 GTS 外观的前提下，车头的设计现在以更大的冷却进气口为特征。中央散热器现在为标配，两侧散热器的开口也得以放大，这得益于新大灯设计释放了日间行车灯原占据的空间。这些改进确保了高效的热管理，尤其是在EA9A3发动机更高功率输出要求更大冷却能力的情况下。

新车型的一个关键设计是侧散热器前的垂直式主动格栅AGS（Active Grill Shutters），它能有效平衡对整车空气阻力的影响。为了能让百叶格栅元件尽可能的靠前，几乎与车头外形齐平，这里采用了垂直百叶的设计。近乎齐平的百叶布置实现了接近最优的闭合效果，最大限度减少了气流的不可控泄漏。采用新主动格栅后，前端侧散热器进气口可以几乎完全覆盖，减阻效果提升了85%。

此外，相比于横置式的，垂直式的只需要较小的开启角度即可实现对侧散热器的最佳气流引导。配合精心设计的开启机构，五个主翻板的开启角度可根据对应气流方向进行独立调节。靠中间还有一个旁通通道， 其由第六个百叶元件控制，打开时可平衡中央与侧散热器之间的流量分配。在此过程中，如翻板的精确形状和方向等细节设计都在CFD中进行多次优化，以求获得最小化压降。

总体而言，新的主动进气格栅在提升气流量以满足新动力总成冷却需求的同时，有效利用冷却气流翻板将阻力降至最低。

【前车底扩散器】图2
一般而言，如果散热器冷却用气流流量提升，会对整车升力以及阻力系数产生不利影响。为减轻这一影响，车轮前部区域已重新设计。前扩散器通道被加宽，但扰流板变窄。此外，引入了自适应前扩散器元件。该翻板可自适应地开启或关闭前扩散器通道。它主要与主动格栅同步。当前扩散器关闭时，气流被引导至轮拱下方，从而降低空气阻力；同时在湿滑工况下还能降低制动部件被水污染的程度。相反，在更苛刻的驾驶条件下，前扩散器打开，将气流向上引入轮拱，有助于降低前部升力。此外，该开口位置还能将气流引导至制动冷却用的导流板，保证制动性能的稳定。

前扩散器与主动格栅百叶的同步协同确保了最佳的空气动力学表现：在百叶关闭时，前扩散器也关闭，可同时利用两者带来的阻力优势。随着冷却需求增加，百叶部分开启，前扩散器亦随之打开。通过精细调校的开启关联，GTS能在宽广车速范围内平衡两者的升力效应，实现最大的空气动力学效率。显示总压的流线图说明了主动前扩散器的作用：仅在翻板打开时气流才被引导向上，从而降低前部升力并增强制动冷却。

【后部扰流板设计】图3
后部设计主要的挑战是整合新的布局要求。由于EA9A3发动机加入，热区部件位置也有所变化，排气管路做了大幅度的调整，迎合更大体积的消声器，中冷器的冷却流路也要重新布置。此前位于后轮后方的散热出风口已无法继续使用，须设计新的出风口以适应新的排气布置。此外，中冷器布局由双侧布局设计改为单一散热器配置，这使散热器体积约增加 40%。为支撑发动机更高的性能水平，冷却体积流量也必须提高。因此，新设计的下游气流通道尽可能短且直接，以尽量减少系统内的压降。
所以，后盖已被完全重新设计。修订后的几何形状也进行了广泛的 CFD 研究，以优化向中冷器及位于后盖板下方的隔热装置的气流。在此过程中，竖向导流片和后盖弧形部分被优化以实现最佳流向偏转

【车底开口设计】图4
与前代车型一样，992.2 Carrera GTS 的底盘下部设计尽可能封闭且平整。整段底板覆盖至后轮，以将空气阻力降到最低，仅在少数特定部件处保留小型冷却开口。这些开口为新型主动防侧倾系统（ehPDCC）提供冷却，ehPDCC 现采用 400 V 高压系统以提升性能，因此需要加强冷却。NACA 型进气口旨在将其对空气动力学系数的影响降到最低。这新开的，为ehPDCC 和传动轴轴承冷却进气口，对总体阻力系数的影响小于 1个count。

992.2 Carrera GTS 的另一个新设计是后底盘悬架导流罩 图5 。通常这些悬架杆件上的罩板为降低后部底盘组件周围的空气阻力而完全封闭。然而，随着992.2系统功率和整车质量的增加，后制动系统需要第二条制动冷却路径。和992.1一样，主要的后制动冷却是通过后轮前部的车底部的固定通道实现，导流板将气流引导至卡钳和制动盘的冷却开口。而992.2的新设计还在后悬杆件罩板中集成了第二条气流通路，将冷却气流引导到后轮毂内的专用通道并朝向制动盘。新后悬挂罩板在满足增加的制动冷却需求的同时改进了空气动力学的升力与阻力。与992 .1 Carrera 的制动冷却系统相比，新后悬挂罩板能将阻力系数降低7个counts，并使下压力约增加 10个counts。

【轮胎与轮圈优化】图6
992.2 Carrera GTS 标配前轮胎宽度为 245 mm，后轮为 315 mm。开发过程借鉴了来自电池电动车轮胎优化的经验。建立了多项指标用于评估轮胎肩部的空气动力学特性。为此，对装配在相应轮圈上的实际轮胎原型进行扫描并分析。图中展示了主要特征并对轮胎肩部扫描结果进行了对比。 用于轮胎对比的几何分析参数及可用轮胎的实际扫描图。
主要特征包括：
Δy：轮胎与轮圈之间的横向距离
r：用于保护轮圈的唇部半径
因此，尽管前后轮胎尺寸各增加了 10 mm，相较于 992.1 Carrera GTS，轮胎的空气阻力仍成功降低，两家轮胎制造商均实现了空气动力学改进。

关于轮圈 图7 ，为了确保包括有效制动冷却在内的最佳空气动力学表现，已对多种设计特征对空气动力学性能及制动冷却效率的敏感性进行了深入研究。此外，还提供两种可选轮圈设计，在保持高性能制动冷却能力的同时降低空气阻力。两种低阻力可选设计为 Carrera S 轮圈和带碳纤维叶片的 Carrera Exclusive 轮圈

【选装Aerokit】图8
希望进一步提升 GTS空气动力学表现的客户可选装 Aerokit。该套件包括独特的前保险杠，配备更长更低的前扰流板，以及经修改的侧裙。最显著的特点是固定后翼，取代了主动后扰流板，其造型类似保时捷 911 GT 车型上的固定后翼。

此外，车辆底部进行了改进以减少升力。Aerokit 在前轮拱后方设置了气流转向导板。图中显示了这些导板的作用：通过将底部气流向外偏转，不仅在能导板正后方形更强的低压区，而且沿底部中线的地方低压区范围也更大

当 Aerokit 的所有组件共同作用时，前部升力系数约减少 10个counts，后部约减少30个counts。

【主动空气动力学（PAA）】图9
992.2 Carrera GTS上由三个主要部件组成的主动空气动力学系统能在在低阻力、冷却需求与行驶稳定性之间实现最佳平衡。静止或低速时，车辆处于起始位置。控制策略会根据车速、驾驶模式和冷却需求开始调整各主动元件。

在经济模式下，主动格栅百叶与前扩散器均处于关闭状态，后扰流板处于最低阻力位置，伸出约 100 mm。该配置将车辆阻力降至最低。

在性能模式下，主动格栅百叶与前扩散器打开，后扰流板伸出约 150 mm，提供最佳的行驶稳定性与性能，同时确保动力系统和制动的最大冷却。

四种驾驶模式：Normal、Sport、Sport Plus和 Wet都会对空气动力学元件的行为产生影响。图9是在Normal模式下，主动元件随车速的动作及阻力与升力值的变化。如前所述，主动格栅百叶与前扩散器同步工作。直到高速范围，这两个部件都会根据冷却需求同时受控，以获得最大的减阻优势。主动格栅百叶与前扩散器相互联动抵消升力，使其在不影响车辆动态性能的情况最大程度减阻。

在其他驾驶模式中，重心转向进一步增强驾驶动态。例如，在Sport模式中，后扰流板在更低车速即伸出至性能位置，较早实现以性能为导向的空气动力学平衡。此外在Sport Plus模式下，主动格栅百叶与前扩散器持续开启，以最大化冷却能力，确保最佳性能。在下雨或湿滑工况下，可激活Wet模式以增强行驶稳定性。该模式下前扩散器在更高车速前保持关闭，保护制动盘免受潮湿影响，并将空气动力学平衡向后方偏移。

图10 展示了基于所选驾驶模式时主动空气动力学元件的动作情况。最后需指出，后扰流板亦会对敞开车顶带来的空气动力学影响作出响应：当滑动/倾斜天窗或敞篷车顶打开时，后扰流板会进一步伸出，以抵消开顶对空气动力学平衡的影响，确保最佳行驶稳定性。

最后，992.2 Carrera GTS在满足所有法规以及性能提升的情况下实现了低至 0.27 的风阻系数，相较于992.1同配置降低了30个counts。