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风阻了谁的系数?多的是你不知道的事

回想下您第一次听风阻系数的场景,是来自销售人员侃侃而谈的口中?还是出自新车上市中的宣传海报?对于我来说,我的第一次是献给了大学老师。汽车工程专业出身的我,在上大三期间第一次从老师口中听到了“风阻系数”的概念,当时还是汽车小白的我顿时感到不明觉厉。然而在上周跟同事讨论选题的时候,风阻系数一词再次回响在耳边。“风阻系数真的越低越好吗?”;“那为什么上百万的跑车风阻系数比十几万的轿车还高?”;“哪些部件会影响风阻系数?”......带着这些问题,让我们展开今天的话题——风阻了谁的系数?

什么是风阻系数?

首先让我们先来介绍下今天的主角,抛开那些下定义式的句子不谈,风阻系数说白了就是汽车在行驶过程中所受到阻力的大小。也就是说风阻系数越大,汽车所受到的行驶阻力就越大。这样汽车为了前进便需要克服阻力做功,便需要更大的牵引力,即发动机需要输出更多的功率。顺便提一句,汽车最高行驶时速,不光跟发动机最大功率有关,还有风阻系数。

举个例子,当一辆车以80km/h的速度行驶时,有60%的阻力来自空气阻力。而当速度攀升至200km/h,空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。按照Topgear主持人的话说,低速行驶下像是在微风天慢跑,而在高速行驶时则像在狂风中踱步。没错,大概就是这个意思。

影响风阻系数的因素有哪些?

影响最大的莫过于整车的车身造型了。理论上讲,垂直平面体风阻系数大约1.0,而目前所侦测到的最小风阻系数为雨滴,大约在0.05左右。这也就解释了为什么SUV的风阻系数会高,而一些新能源概念车的风阻系数较低的原因。

常见风阻系数
垂直平面体 1
F1 0.6-1.3
球体 0.5
SUV 0.3-0.4
跑车 0.3-0.35
轿车 0.28-0.35
概念车 <0.2
飞禽 0.1-0.2
飞机 0.08
雨滴 0.05

空气阻力大致分为三种形式,一是气流撞击车辆正面所产生的阻力,主要由挡风玻璃、进气格栅等部件;二是空气摩擦力(对于飞机火箭很重要,但对于汽车来说这部分可以忽略);三是后部真空区形成的外型阻力,一般来说,车辆高速行驶时,外型阻力是最主要的空气阻力来源。外型所造成的阻力来自车后方的真空区,真空区越大,阻力就越大。 一般来说,三厢车的风阻系数会比两厢车小。

为什么F1赛车风阻系数大?

F1赛车要求从100km/h到完全停止,需要制动时间小于1.4秒,而制动距离为17米左右;200km/h时这两个值为2.9秒和65米;而从300km/h到彻底停下来,总共只需要花费4秒的时间。在这样高强度的情况下,车手在水平方向的减速度接近5.4G。而这就需要F1赛车能够产生足够的下压力,也就是在局部的地方增加风阻系数的设计,比如前后扰流板。

车型不同,需求不同,风阻系数不是越低越好

理论上来说,风阻系数越低自然越有助于节油,但是对于普通家用消费者来说,除了节油外,我们还要考虑车内的空间、行车时视野等因素。而对于汽车厂商来说则还要考虑设计制造的难度等等。

所谓鱼和熊掌不可兼得,怎样能够在较低风阻系数的外观造型下还能兼顾内部视野及空间,这是车企大佬们不得不去平衡的永恒话题。在这方面来讲,奔驰可谓最有发言权。首先要想进行风阻系数的测量则需要有风洞实验室,但由于科技含量且成本高昂,全世界也仅有几家汽车品牌拥有自已的风洞实验室,而奔驰便是其中之一。

早在20世纪30年代,当时,在空气动力学领域同样声名卓著的Wunibald Kamm教授创立了斯图加特汽车工程研究院。这座风洞以Gottinger设计原理为基础,配备四分之三开放测试区域。在70年代中期,当时的戴姆勒-奔驰集团收购了这座风洞。如今,它仍是集团中少数几座同类测试装置之一。

如今奔驰又在辛德芬根(Sindelfingen)工厂内建造了两座集合气候模拟风洞的风洞实验室,这两座风洞可模拟出摄氏零下40度至60度气温,风洞风速最高可达265公里/小时,这两座科技含量极高的风洞实验室不仅可以模拟任何恶劣的测试天气,而且也进一步削减了新车研发成本。

奔驰新一代S级惊人的0.24风阻系数,便是在这个新风洞实验室的测试下诞生的。新S级尾部有着优美的比例,虽然不是尖尖的形式,但如果仔细观察,你仍然能发现不少细节都是为了达到最佳的空气动力效果而特地打造的。比如,后备厢盖上沿的设计和尾灯罩上的扰流造型,这些不吸引人们视线的细节都大大改善了空气动力学效果。

大量计算机模拟工序

奔驰新S级0.24的超低风阻系数,其实是由很多甚至还不到0.001的改进才积少成多得来的。你能想到吗?新S最大的风阻改善之一,只是来自于前轮拱下边缘采用了新奇的三角结构,而这已经算是对风阻很大的贡献了。当工程师与设计师交涉希望前雾灯窝有个2毫米尺寸变化时,设计师肯定觉得他们疯了,但这2毫米的变化却带来了整车气流的巨大变化。

丰田全新威驰

对于车身空气动力学的追求不只是豪华品牌的专利,在一些亲民的大众车企当中同样随处可见。比如丰田这几年的换代车型上便能屡次见到带有扰流设计的外部装饰。以威驰为例,在后视镜旁、尾灯侧面、车顶以及车底部均带有扰流装置,这些使得新威驰的风阻系数降低至0.28!

全文总结:在这个讲究均衡的年代,一招鲜吃遍天的技术已经越来越不适用了。苹果都为智能大屏的时代推出了iPhone 6/6 Plus,试想乔帮主在世的时候,这种事情是不可想象的。再说回今天的主题,如今的风阻系数较以往相比其重要性已经大不如前。原因是在汽车保有量的日益攀升,以及城市交通状况的日益恶化的当今,风阻系数在高速才能体现出的优势已被大大削减。所以说以后您再去4S店,如果销售人员还跟你吹嘘,我们这车风阻系数如何如何低,您可千万别被忽悠了哈。

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