[爱歌汽车技术原件]
前不久开纯电动车的时候,不小心和同行媒体聊到了风阻,也正是那辆车的噪声性能诱发了这个话题。如果只讨论电力系统的噪声,电动汽车显然有优势,但这凸显了其他噪声源。无论使用什么样的动力,想要营造一个真正愉悦的驾驶氛围,就必须做好各方面的功课。其中,车辆的气动设计尤为重要,它在很大程度上影响着车辆的行驶质量。
空气动力学是力学的一个分支,主要研究物体相对于空气(或其他气体)运动时的受力特性、气体流动规律以及伴随的物理化学变化。正是因为合理的空气动力学设计,飞机才能凭空得到升力,展开翅膀,在天空中飞翔。对于汽车来说,空气动力性能不仅对汽车的NVH质量至关重要,而且还影响着汽车的能耗经济性和行驶稳定性。
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具体到民用车辆领域,气动设计的首要目标是降低行驶阻力,进而提高能耗经济性。高端车型注重驾驶安静,这也需要空气动力学设计的支撑。你可能想知道如何量化汽车的空气阻力。风阻系数(Cd)和迎风面积(A)是最常用的两个指标。
为什么增加空气下压力会增加风阻?这是因为空气阻力由压力阻力和摩擦阻力组成。对于非专业人士来说,弄清压力阻力和摩擦阻力的底部意义不大,这里就不做解读了。读者只需要记住下图左侧的公式,即风阻系数是由空气阻力、空气密度、迎风面积、风速表计算出来的,这是一个数学概念。另一方面,如果我们知道风阻系数和迎风面积,就可以计算出车辆在当前环境和速度下的空气阻力。
车身造型对风阻有非常直接的影响。流线型设计越多,风阻系数越小;设计越方正,抗风系数越大。一般来说,轿车的阻力系数较低,而两厢车(以及外形相近的SUV)的阻力系数较高。这是因为两厢的车顶线是直的,气流在两厢后部大范围分离,存在非常大的压力阻力。相反,轿车的后部形状更平滑,在转向流中可以有序流动
,有效降低了压差阻力。经过汽车工业一百多年的发展,空气动力性能早已实现了跨越式发展。尽管如此,车企们(几乎每家)还是会耍些小聪明,选取车系中风阻系数最低的款型进行宣传。要知道,发动机进气量影响着一款车的空气阻力,搭载不同动力系统的同款车型风阻系数并不相同。即便是纯电动车,采用不同轮圈也会带来不同的结果,例如宝马iX3的空气动力轮圈可使能耗降低2%。
编辑点评:深耕效率,内燃机潜力有限,电动机拉不开差距,因此空气动力学设计成为了新的主战场。不妨看看身边,那些口碑好、素质强的车型,往往有着出色的空气动力性能。当然,低风阻并非汽车设计的最终目标,而是各方面性能权衡下的一种结果。人类当然可以制造出阻力更低的汽车,但如果那辆车只能坐一个人,动力满足不了高速行驶,又有什么意义呢?因此,那些做好分内功课,又具备杰出空气动力表现的车型,才是工程设计的集大成者。