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自主車風阻係數全球第五 僅次於賓士寶馬奧迪

一般來講,風阻是汽車行駛遇到最大的阻力,我們用風阻係數來描述車輛風阻表現。傳統的燃油車風阻係數下降10%,油耗就能降低3%;對新能源車來講,風阻係數降低0.02,行駛里程增加10km。

測算風阻係數就要靠風洞實驗室來「吹」,正好有這個機會跟隨榮威i6探秘上海同濟大學風洞實驗室,一起來看。

傳統的燃油車風阻係數下降10%,油耗就能降低3%

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---什麼是風阻係數?重要嗎?

風阻係數是計算汽車空氣阻力的一個重要係數,又稱空氣阻力係數。

空氣阻力則是汽車行駛時所遇到最大的外力,也就是說其它條件一定時,風阻係數越小,車輛的風阻越低,穩定性就越好,也更省油。

汽車開動需要克服阻力示意圖,其它條件一定情況下,空氣阻力越小,油耗越低

文章開頭說過省油了,其實風阻大小代表的空氣動力學重要性遠不止節能,車輛高速行駛穩定性尤其重要。

1999年,勒芒賽道上就曾出現賽車高速行駛因為空氣動力學不到位,車子騰空事故,被人戲稱為勒芒空難。這樣的穩定性還適用於火車、飛機,甚至建築橋樑等。

當然,車輛穩定性還可以拆解為噪音振動控制等NVH方面調整,今天就不啰嗦了。

1999年,韋伯駕駛的勒芒賽車高速行駛時突然騰空

1940年美國塔科馬大橋坍塌事件是最著名的設計不符合空氣動力學案例,當時風速穩定在每小時42英里(67公里/小時),頻率0.2赫茲,本應對大橋構不成任何威脅。

後來,這座大橋的設計師的母校還買下坍塌大橋的鋼材製成戒指發給全校師生,以作警示。

美國塔科馬大橋被風吹塌成為最著名的設計不符空氣動力學案例

風阻大小公式是F=½ρAV²·Cd,F是風阻,ρ是空氣密度,A是車輛正投影面積,V是車速,Cd就是風阻係數。一般來講,轎車的風阻係數為:0.28~0.4Cd;SUV的風阻係數為:0.34~0.39Cd。

目前量產車中風阻係數排名前五名分別是賓士CLA(0.22)、寶馬新5系(0.22)、賓士E級(0.23)、奧迪A4(0.23)和榮威i6(0.26),榮威是其中僅有的一家品牌。

榮威i6風阻係數僅0.25 量產車中排名第5

風阻係數的改善要靠不斷的「吹」

總結來看,風阻係數越小,車輛油耗和穩定性都更好,所以現在越來越多的車企,在新車開發階段都會把車輛模型放到風洞實驗室吹一吹,所以也可以說風阻係數這個技術標準,所有車企都靠「吹」。

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---探秘風洞實驗室

風洞實驗室建造和使用成本都非常高,只有少數知名車企才會自己擁有。

這次探秘的是同濟大學風洞實驗室,造價近5億元,每小時汽車風洞試驗的花費約為27500元人民幣。

上汽榮威i6在這裡進行了數百次風洞試驗優化車輛,總花費逾1000萬元人民幣,這才有了新車0.25低風阻係數的優秀表現。

榮威i6在實驗室中,做風洞試驗花費逾千萬

同濟大學的風洞實驗室全名是「地面交通工具風洞中心」,所以我們可以看到大廳擺放著各種交通工具模型。空氣動力學試驗很多時候也是用等比例縮小模型來做的,比做成一比一或實車成本肯定要低些。

同濟大學地面交通工具風洞中心是國內首個面向汽車的風洞實驗室

我們看到模型里有飛機,風洞實驗室一開始也是用在航空上的,國內也有航空風洞實驗室,汽車風洞實驗室就是同濟大學這一家,重慶的汽車風洞實驗室在建,建成后長安等那些蜀地車企肯定不會捨近求遠再跑到上海同濟的實驗室了。

風洞實驗室一開始是用在航空上的

「上海地面交通工具風洞中心」建成於2009年,同濟大學擁有全部自主知識產權,它包括了2座汽車整車風洞(氣動聲學和熱環境)和1個汽車造型/加工/設備維護中心。

一般風洞結構示意圖

同濟大學風洞實驗室結構圖

熱環境風洞主要用於模擬自然環境(雨雪等)和各種汽車行駛工況,這裡的首位客人就是大家很熟悉的榮威RX5。今天的主角是氣動聲學風洞(正式名稱是空氣動力與雜訊風洞),主要用來改善車輛風阻和高速行駛時雜訊表現。

空氣動力與雜訊風洞(圖片角度是從氣道噴口望向風道)

榮威i6在準備進行空氣動力學實驗

上圖是榮威i6在準備空氣動力學實驗,面向的是氣道噴口,車子下方有地面移動帶,配合風速可以模擬車子最高250km/h的行駛速度。

當然,出於安全考慮,車子是固定的,只在需要的時候讓輪子轉動。另外,現階段風阻係數的測試都使用穩定的/固定的風速(140km/h)。

榮威i6風洞試驗進行中

上圖可以看到,榮威i6風洞試驗時,車輛懸挂處於壓縮狀態,車子的風阻大小就是從下方車載台探測到的阻力數據再根據上文我們提到的風阻計算公式計算出風阻係數,這個數值要經過大量統計,才會得出一個穩定的可公布的結果。

還值得一提的是,車子身上的煙流相信不少網友都見到過視頻或圖片,它是為了方便工程師查看車身外形流形如何,以便做出設計改進,成分一般是丙二醇。

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---怎麼降低風阻係數

首先,在一輛車設計之初,工程師就要考慮到風阻係數的問題。

國際大企業自不必說,說說我們品牌。現在很多企業都能把一輛車造得好看,但是設計是要支撐科技,像賓士、寶馬等大品牌一樣觸及到車輛深層。

上汽設計團隊在設計之初就設定了車輛風阻係數要低的目標,從一開始的小尺寸油泥模型到一比一模型再到試裝車,最後是成品車。榮威i6經過數百小時,花費千萬才達成了0.25的超低風阻係數。

風阻係數要在設計之初就納入考量

如今,榮威i6已經定型,我們就以它為例來分析下空氣動力學的優化,主要有三個方面,1.氣流貼附 2.氣流切割 3.整體優化。

怎麼降低風阻

榮威i6弧形車頭保障了氣流更貼附

氣流貼附很容易理解,大家都知道弧面上,氣流相對通過的更順滑。榮威i6的車頭就是弧形的,大大增加了氣流貼附。

還值得一提的是,榮威i6還搭載AGS進氣柵格調節系統,可以主動調節進氣格柵進風量,防止格柵兜風,這也進一步減小了風阻。

榮威i6的前擋風密封條有凹槽設計,也是為了讓氣流更貼附

榮威i6的前擋風密封條有凹槽設計,也是為了讓氣流更貼附。同樣的設計還見於前輪包、低風阻後視鏡和低風阻輪轂等。

汽車空氣動力學曾陷入誤區

汽車空氣動力學研究曾陷入誤區,一般認為形狀越接近水滴形,風阻越小,可車輛跑在路上,過長的車尾會導致氣流無法迅速分離車體,造成能量損耗。並且過長車尾設計還造成車輛負升力不夠,導致高速行駛不穩定。

榮威i6車尾的切面設計

可以看到為了解決這些問題,我們看到榮威i6車尾,工程師指出的地方使用了切風形面設計,有利於氣流與車體迅速分離。

汽車C柱弧度配合鴨尾設計,還有下保險杠擾流設計都起到同樣的作用。我們常提到的「擾流」設計,就是空氣動力學里為了讓氣流與車體分離的設計。

空氣動力學的整體優化

最後也是最重要的就是整體優化,我們知道車輛調整,牽一髮而動全身,各細節調整都要相互匹配才能發揮最好功效,這是個n種匹配方式取其一的大數據工程。

為了優化空氣動力學表現 榮威i6僅車外後視鏡就開模兩次

確定大數據的情況下,再從細節入手,一點一點微調,用工匠精神打造出最優解。例如,為了優化空氣動力學表現,榮威i6僅車外後視鏡就開模兩次。

現在很多品牌設計能力都在快速進步,上汽則又一次走在了前面,用工匠精神,更深層次的設計來打造更接近國際大牌水準的車輛,這值得所有品牌學習。

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