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聊聊被榮威i6捧紅的風阻係數

聊聊被榮威i6捧紅的風阻係數

此前,小編參加了一場榮威i6的前期產品解析會,信息轟炸后只有一個詞念念不忘:風阻係數!今天就想跟大家聊一聊這個被榮威i6捧紅的風阻係數到底是怎麼回事?風阻係數真的是越低越好?

風阻係數是什麼?

首先,進入名詞解釋環節,什麼叫風阻係數?風阻又稱空氣阻力,是汽車行駛時所遇到最大也是最重要的外力。當車輛在80km/h的速度行駛時,就要有60%的動力輸出用來克服風阻,而且隨著車速的增加,這個比例還會直線上升。

當車輛速度超過200km/h,就要有超過85%的動力輸出是用於克服空氣阻力。風阻下降10%,則油耗可節省約7%左右。風阻係數是計算汽車空氣阻力的一項重要係數。它是通過風洞實驗和下滑實驗所確定的一個數學參數,用這項係數可以計算出汽車在行駛時的空氣阻力。

如何計算風阻係數?

風阻係數可以通過專業的風洞測試出來,當車輛在風洞中進行測試時,藉由風速來模擬汽車行駛時的車速,再由測試儀器測知這輛車需要花多少力量來抵擋著風速,使這輛車不至於被風吹的後退。在測得所需之力后,再扣除車輪與地面的摩擦力,剩下的就是風阻了,風阻係數=正面風阻力× 2÷(空氣密度x車頭正面投影面積x車速平方)。

另外,汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。空氣阻力分為壓力阻力與摩擦阻力兩部分。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力稱為壓力阻力,摩擦阻力是由於空氣的粘性在車身表面產生的切向力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力又分為四部分:形狀阻力、干擾阻力、內循環阻力和誘導阻力。

如何降低汽車的風阻

簡單的來說,要控制汽車風阻係數的高低,最容易的就是改變汽車的迎風面積。這也是為什麼絕大對數SUV的風阻係數普遍要比轎車高。在我們日常生活中,其實只要我們細心觀察就會發現,無論是飛機還是小鳥,都是頭尾圓潤而且尖細,因為這樣在通過氣流時能夠讓空氣保持流線的狀態,從而氣流不會被打亂形成較大的阻力,汽車應對風阻也是同樣的道理。

為此,設計師們為了減少空氣阻力,一般都會將車頭設計的略微下沉,前擋風玻璃向後傾斜,盡量與車頭形成較大的夾角。除了車頭、擋風玻璃等正面的迎風面積產生的阻力外,車尾真空區也會形成一定的阻力,真空區越大,阻力也就越大。為了減少真空區,理論上來說應該將車尾也設計的盡量低沉平滑一些,但實際情況卻並非如此。

風阻係數真的是越低越好嗎?

事實上,風阻係數也並不是一味的越低越好。雖然在理論上來說風阻係數越低就越有助於省油,但對於普通消費者來說,除了燃油經濟性外,還要考慮車內的乘坐空間以及行車視野等因素。並且對於車企來說還要考慮其設計製造難度和成本等問題。比如,很多車型並不會一味的追求風阻係數而將車尾設計的相對比較低沉,因為車輛在高速行駛時還要考慮下穩定性。

根據伯努利原理,汽車在高速行駛時,車身上方流動的氣流越多,車身的下壓力越強。反之車身下方流動的氣流越多,會導致一定程度的上升力,這與飛機起飛有著相同的原理,只是應用在汽車中是正好相反的。所以設計師們在設計車身時,除了要考慮如何將氣流流暢的通過車身,也要考慮如何將氣流儘可能的引導在車身上方,以此讓汽車在高速行駛時增加穩定性。除此外,車尾尾翼的加入也在一定程度上會增加車身的下壓力。這也是為什麼許多賽車會加裝尾翼,其目的就是增加下壓力,以此來增強賽車在高速行駛時的穩定性。在民用車領域由於速度不會達到賽車那般動輒就200km/h以上的速度,所以一般民用車則不需要增加尾翼,但為了能夠提高高速行駛時的穩定性,在車尾設計上往往都會設計的微微上揚,也就是我們常見的「小鴨尾」以此來增加下壓力。

各大車企如何平衡風阻係數與穩定性

俗話說:「魚和熊掌,不可兼得」,如何能降低風阻係數的同時,又能保證車內乘坐空間以及車身穩定性,這確實是件不太容易的事情。

車輛在正常行駛時,大約有35%-40%的空氣是從車身上面流過,約25%會從車側流過,而10%-15%則從車底流過。對於車身上面設計大同小異,不過對於側面和底盤的設計確實有些差異,其中具有代表性的就是日韓車系和歐美車系。

很多日系車為了追求側面的低風阻係數,普遍都會採用三角楔形的車身設計,例如豐田普銳斯本田飛度,普銳斯的風阻係數甚至達到了0.25Cd,這樣的風阻係數甚至要小於很多跑車。此外,豐田的普銳斯和凱美瑞還在車頭和車尾下方裝備了擾流翼,也就是我們常見的運動前唇,其目的是在車輛高速行駛時梳理車身氣流,以此降低車身的擺動,起到降低風阻的作用。

說到韓國車都會讓人聯想到應用在現代汽車上的流體雕塑設計,流體雕塑設計在既保證了美觀的同時也迎合了空氣動力學設計,使得車輛在高速行駛時,車身上凹凸有致的線條能夠很好地引導氣流,並且還能獲得相應的下壓力,讓視覺美感和空氣動力學很好的融合在一起。

和日韓國家不同的是,歐美的高速公路普遍較為發達,甚至是德國的很多高速公路都是不限速的。所以歐美的汽車設計師們,在汽車設計之初,他們就非常注重車身底部的空氣阻力,因此他們更加註重底盤的設計。

最常見的辦法就是儘可能的保證底盤平整,減少底盤零部件之間的高度差。有的車型甚至會在底盤下方加裝護板,不過加裝護板會使得整車整備質量增加,成本也會隨之增高,因此加裝底盤護板一般在高端車型中會比較常見,例如:奧迪A6、A8,賓士E級、S級等等。

除了加裝底盤護板之外,也可以在前保險杠下方加一塊擾流板,美國的兩大車企巨頭,通用和福特的很多車型都採用了這種設計。以別克威朗舉個例子,設計師在設計底盤時除了盡量減小零部件之間的高度差外,還在威朗的前保險杠底部設計了前保險杠擋風板,這樣與後方的發動機保護板空氣動力學性能能夠相互影響。不過,除此外設計師還要針對很多其他車身細節作出調整才能造就別克威朗0.27Cd的超低風阻係數。這樣的設計不但能降低風阻係數,還能在一定程度上增加底盤的安全性。

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