沙龙365 - 都在讲降低风阻系数,知道这些你就不会被“骗”了

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在2016年的CES消费电子展上··|,奔驰曾发布了一款IAA概念车··|,这款概念车英文缩写的全称为"Intelligent Aerodynamic Automobile"··|--。用最简单粗暴的中文直译来看就是"只能空气动力学汽车"··|--。这款概念车最大的亮点就在于凭借0.19的风阻系数成为近年来最低风阻系数的车型··|--。


当然··|,这并不是极致··|,人类历史上已知的最低风阻系数是1939年亮相的一辆诞生于实验室中的验证车型··|,风阻系数为0.15··|--。而为了达到这个数据··|,这辆试验车也基本上做成了完美流体的样子——长得像一颗尾部拉长了的鸡蛋··|--。


而奔驰的IAA是在一个相对标准的车辆造型下达了0.19的风阻系数··|,仅仅凭借外观造型的优化显然是难以实现的··|,所以奔驰在这辆IAA概念车上准备了很多智能化的科技··|,比如说车辆尾部可以在高速时伸长39厘米等等··|--。


风阻系数每降低0.1就意味着这款车的经济以及动力性会有大幅度的提升··|--。所以··|,汽车企业都非常热衷于在新车上市时去宣传风阻系数降低了多少多少··|--。既然有如此多的新车在上市的时候都会聊到风阻系数的降低··|,那么··|,今天的公开课车辙君就来聊一聊风阻是怎么降低的··|--。

为了不让这篇文章变成教科书式的长篇大论··|,接下来我们通过一些典型的市场现有车型的细节来聊风阻系数的作用··|--。

首先··|,前保险杠下方的这个橡胶软挡板是干什么的呢|-··?

在市场上我们经常可以看到这样的车型··|,在前保险杠下方会有一块抑或是连续的、抑或是不连续的黑色橡胶护板··|--。


比如说··|,小改款之前的别克昂科拉下面有这么大一块橡胶板··|,这块橡胶板在很大程度上让改款前的昂科拉看上去接近角小了不少··|--。

从学名上来讲··|,这块板子叫前端底部扰流板··|--。它的作用在于减少进入底部的气流量··|,同时保证底部气流顺利的向尾部或者侧面流动··|,并且保持一定的流速··|--。这样做的好处就在于减小车辆的升力··|,提升行驶稳定性··|--。


这和飞机为什么会飞是一个道理··|,飞机之所以会飞是因为机翼上下两个表面的曲率不同使得流经上表面的气流流速大于流经下表面的气流流速··|,由压力差产生一个有利于飞机上升的升力··|--。这是经典的伯努利定律··|,不过··|,在汽车上需要的效果则恰恰相反··|,需要降低车辆的升力··|--。增加了前端底部扰流板之后··|,流经车辆底部的气流流速变快··|,这也就使得车辆的升力得以降低··|--。所以在大离地间隙的SUV上··|,这个扰流板的面积会更大··|--。

而在轿车上··|,由于离地间隙本来就不高··|,所以这块儿扰流板的尺寸会弱化为马蹄形的形状··|--。


比如说阿特兹上的这块扰流板:


位于前轮前方的马蹄形扰流板在一定程度上还起到了一个导流的作用··|,使得流经底部的气流可以绕过因车轮转动而形成的扰流··|,顺利的向车辆两侧流动··|--。

其次··|,车辆尾部的后扰流板是干啥的呢|-··?

在现在的市场里··|,几乎所有的两厢车都会在车辆后部配备一个扰流板··|--。

比如说高尔夫的扰流板是这样的:


福克斯的扰流板是这样的:


丰田塞纳的扰流板是这样的:


讲真··|,增加了这么一个扰流板之后从造型的角度上来看确实要好看不少··|,因为这一细节有效的拉伸了车辆顶部的视觉长度··|--。在此前关于造型方面的公开课里车辙君也讲过··|,车顶越长车子看上去就会越大气··|--。但是··|,今天车辙君要聊到的是它的功能··|--。


还是继续我们的想象··|,把一辆车放在空气里吹着··|--。当气流沿着汽车表面一直流动到车辆尾部时··|,由于车身结束··|,原本按照车身的型面去流动的气流瞬间没有了方向··|--。所以··|,这就不可避免的会形成一个叫做气流分离的现象··|--。


这些气流有从车顶来的··|,有从车身侧面来的··|,也有从车辆底部来的··|--。当大家都失去方向之后··|,就不可避免的形成了一个尾随汽车尾部的湍流··|,这种情况在驶过扬尘路面的时候就可以看的很清楚··|--。扬尘在经过车顶之后拐了一个弯朝着车辆前进的方向堆积··|--。很显然··|,这个区域是一个负压区域··|,负压的作用就必然产生一个与车辆行驶方向相反的反作用力··|--。这个负压区域距离车辆尾部越近··|,阻力越大··|--。从图片上也可以看到··|,奔驰IAA概念车将气流分离区进行了明显的后移··|--。


后扰流板在这个时候的存在就变得非常有意义··|,通过扰流板的导流··|,从车顶上过来的气流并不会沿着后窗直接分离··|,而是将其进行了后移··|--。这也就使得尾部湍流的位置进行了后移··|--。


现在有的车型的后扰流板甚至往两侧进行了下探··|,并且还增加了凸起··|,比如说汉兰达的后扰流板··|--。这样的设计很显然是捎带脚把侧面的气流也进行了导流··|,将气流分离点进一步后移··|--。而在此前的奔驰C上··|,则是在尾灯的位置开孔··|,将车内的气流导出来延缓气流分离··|--。


具体长这个样子:


普锐斯则更是用了这样的一个车顶形状来优化车顶的气流流向

车辆的尾部湍流是两厢车和三厢车最大的差异点··|,由于尾部湍流面积更大··|,所以两厢车往往要配备一个后雨刷··|--。但是不是所有两厢车都需要后雨刷呢|-··?也不见得··|,根据实验··|,对于两厢车而言··|,后部流谱可以分为快背式流谱和方背式流谱··|,当C柱的倾斜度超过30度时··|,这就是快背式流谱··|,反之亦然··|--。在快背式流谱下··|,由于气流分离点在C柱与车尾交点的位置··|,所以并不会粘会··|,理论上没有必要增加后扰流板··|--。而在方背式流谱下··|,气流分离点贴近于后窗··|,所以会非常容易脏··|--。


这一点其实在实际生活中很常见··|,比如说同样在雨天的环境下··|,高尔夫的后挡风玻璃就会比两厢福克斯脏得更厉害··|--。

出于篇幅··|,先聊这两个细节··|--。当然了··|,其他的变化还包括越来越圆润的整车边角··|,更大的A柱倾斜度··|,引擎盖像宝马3系那样在车头位置突然俯冲、三厢车屁股越来越高等等··|--。而这些细节上的变化都是汽车企业在降低风阻和保证车辆内部空间之间做的进化··|--。风阻系数··|,也是这样一点一点变小的··|--。

公开课》| 作者:黄嘉刚

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