据说风阻降 0.01,工程师就多风中凌乱 100 小时

2015年05月25日 汽车 评论关闭 阅读 663 views 次

风阻系数 0.27 无论是在哪个级别的车系中,都算一个非常出色的数值。熟悉风阻系数的人会知道,风阻系数降低哪怕是 0.01 都是十分困难的,而风阻系数和汽车性能与能耗又息息相关,尤其是在汽车速度更快的时候,空气阻力会逐渐成为行车阻力中的大头,比如在时速 200 公里以上的时候,空气阻力占所有行车阻力的八成五左右。

汽车与风的缠绵从没有结束,而风阻系数这个细分领域,也引得众厂商竞相钻研。上周末,[知乎则也]接受别克邀请,参观了位于上海同济大学的风洞实验室,并以别克旗下的威朗车型为基础,讲解了空气动力学工程师如何和空气斗智斗勇。当然,感受一下风洞,才知道什么叫风中凌乱的感觉。

开头所说的 0.27,就是威朗的风阻系数,这一系数甚至比奥迪刚刚发布的 R8 e-tron piloted driving 自动驾驶汽车还要低 0.01,为了达到这一数值,别克的空气动力学工程师历时两年,进行了 500 次的优化以及超过 200 小时的风洞试验(下图白色烟雾为烟枪喷出,做指示气流之用)。

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车身造型,是人们选择汽车的最重要理由之一,但是在空气动力学工程师看来,车身造型有何空气动力表现息息相关,其中设计和性能永远存在着博弈关系。其中,车身侧面的廓线是汽车中最引人注目的线条,而且在空气动力学上也是最重要,起决定性作用的一条线。威朗将车头下沉,引擎盖尾部上扬,前挡风玻璃后倾,如此配合,前挡和车头形成大夹角。在 B 柱之后,车顶下收,又与末端微翘的行李箱形成大夹角,0.27 的风阻系数就有了基础。

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除了车身侧面的线条,侧车窗和门框走向也会影响风阻,甚至是包括大灯型面、大灯走向、外饰蒙皮间的阶差、前保险杠形状、门钣金形状、门槛梁末端形状、玻璃面和钣金面阶差、密封条形状、尾灯形状、后保险杠侧面形状、后保险杠离去角、行李箱处特征线等等细节,都需要兼顾到。

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威朗工程师透露,他们在后视镜上花的功夫都不少,在风洞试验中进行了 40 多个小时调试,才平衡和造型、风噪和气动等因素。

发动机工作时需要通过散热器来维持合适的工作温度,这就要求有很多气流进入发动机舱,但过多的气流又会加大整车阻力,对于气流的取舍,难以拿捏。Tesla Model S 的风阻系数仅有 0.24,这就与它电动汽车的设计有关,车头不必安装发动机意味着,Model S 没有设计太多进气格栅,这基本属于开外挂了,但是显然燃油车不可能这么做。

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别克的标志性设计语言就是直瀑式前格栅,另外一个层面上,也是发动机舱空气动力学的展现。隔栅开口的大小与位置经过精确的计算,主动控制进入舱内的气流及方向,为舱内带来精确数量的空气。同时根据车身表面的气流走向,不断调整隔栅翅片大小以及角度,力求最高效地将气流导入到发动机舱内,更好地满足散热冷却需求。

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侧面线条,发动机和前格栅都是显而易见的地方,但是和空气抗争的战场不仅与此,地盘是看不见的战场,作为一款运动型汽车,为了保证操控性能,威朗的底盘零件设计与布置非常复杂,这对空气动力学工程师提出了非常大的挑战。底盘上高低不齐的零部件会产生大量的气流阻力,因此工程师们需要根据不同部件的属性,在工程可调的知围内进行“对齐”,尽量减小它们之间的高度差,不过发动机、悬挂等大型不规则零部件使这个“对齐”过程会变得繁琐复杂。为了疏导纷乱的底部气流,威朗还配套设计了前保挡风板,与后方的发动机保护板。

回到题目所说,每降低 0.01 的风阻系数,或许真的意味着空气动力学工程师在风洞实验室多花上 100 小时,在这背后,一个风洞实验室的运行成本都不低。当然,堵在北京三环上的汽车门也许会嘟囔,爬行的速度,要这么低的风阻干嘛?

 

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