行車阻力越低越好,但為何風阻卻是例外?

2020-12-23 愛車兵團ICARBT

汽車進入普通百姓家庭,為大家帶來便利和舒適,逢年過節要去哪都不需要再計劃搶火車票、飛機票。直接打開車門就能出發,時間的可控性和便利性,讓汽車逐漸成為很多人不可或缺的載體。

只是從2018年開始的車市負增長,讓人們對汽車的看法出現的變化,車企們也趁著市道不好之時,開始了自己的轉型之路。很難說在轉型過程之中,企業是否能隨之一同升級,但可以肯定的是,多一門生意才不至於成為年度最慘的企業。市場表現的下滑、出行便利性的提升,讓部分消費者對汽車的態度從過去的熱衷,到如今的可有可無。

這一系列的變化,表面原因是車市增量到了階段性節點,深層次的緣由是在於消費者的口袋裡錢少了。央行在2018年公布的數據顯示,我國人均存款餘額為5.19萬元,相較於11年前增長了4萬之多;可是在2019年數據中,住戶部門貸款增加7.43萬億元,佔全年貸款增長總額的44.2%。很明顯,老百姓的錢都投在住房市場裡。

因此在用車方面,如何以低成本來用車,是不少消費者所關心的部分。動力總成的技術含量自然幫助汽車做出更好的油耗表現,但這只是基礎;想要從核心因素中降低用車的成本,除了關注動力總成的部分外,風阻係數也是關鍵因素。

汽車在行駛的過程中,除了我們知道的摩擦力和滾動阻力外,空氣的阻力也是需要發動機克服的力量之一。空氣阻力只是統稱,背後還有幾股阻力需要我們認識。首先是壓力阻力,簡單而言是汽車造型設計,如轎車和SUV,兩種車型的尾部造型的差異導致真空區面積不同,而造成的前後壓力差所產生的阻力。

除了前後方向的壓力差外,汽車在行駛之中在上部和下部同樣出現向上的壓力差也就是誘導阻力,當然我們也可以理解為這是升力。

此外,還有在車身外部的物體如後視鏡、門把手和輪拱等位置所產生的幹擾阻力,這部分的阻力佔據整車空氣阻力約12%及以上。還有用於冷卻發動機、車內通風的通道,也會在車輛行駛的過程中形成內循環阻力;按照估算,內循環阻力佔空氣阻力5%-12%。因此,在部分新車上,會配備主動閉合格柵功能,為的就是降低內循環阻力的產生。

作為汽車工業的重要部分,造型設計也為降低空氣阻力而變得與別不同。最值得被記住的,應該要數德國設計師愛德穆德·朗普勒在1921年的概念車「Rumpler-Tropfen-auto淚滴車」,其借鑑的是自然界中風阻係數最低的物體---水滴;按照風阻係數的計算公式,水滴的風阻甚至比飛機要低一倍。

空氣阻力在車輛行駛的過程中形成風阻,當中給車輛所帶來的阻力需要發動機做功進行抵消,與此同時也消耗發動機的一部分動力。因此汽車設計和機械工程團隊,對於風阻大都是降低風阻為己任,但風阻真的越低越好嗎?

在賽車領域對風阻的感情應該可以用「又愛又恨」來形容,愛的是低風阻所帶來的速度感,尤其是跟車、超車的時候利用前車尾部的真空區域,提升自己賽車的速度。為了能降低賽車所承受的風阻,工程團隊在底盤部分會設計得很平滑,讓氣流能順利流經車輛。

但物極必反的是,在1999年奔馳CLR在勒芒比賽中由於下壓力不足,導致在賽道上直接起飛並在空中翻轉,飛行了300米後外摔在地上,繼而讓奔馳CLR整車項目直接退出歷史舞臺。從這次事故可以看出,在賽車領域不僅要對抗風阻更要利用風阻;利用空氣動力學套件的設計,把經過車身表面的空氣進行改進,增加下壓力。

比如通過對前後定風翼的面積、翼型彎度和迎風面積以及車尾的擴散器進行調整,從而改變空氣流經車身是方向、速度,形成車身上部空氣壓力大於車身下部,令賽車下壓力增加。

以不同的維度去看待風阻,得出的結論自然大有不同。在日常用車的領域,風阻係數影響車身造型設計和經濟性的表現;而在速度更快、技術更強的賽車領域,風阻既是工程師們想要避開同時也要利用的載體,只有將其控制在合理的範圍內才能為賽車而服務。

(配圖來源網絡,侵刪)

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