鄭誼
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汽車的流體力學(xué)已經(jīng)成為飛機有什么常見的阻力了一項重要的學(xué)科飛機有什么常見的阻力,我覺得它甚至比船舶和飛機的力學(xué)要更難。因為船舶在水中只會遇到流水的阻力,而飛機飛到空中之后,只會遇到空氣的阻力。但是汽車行駛在路上,即接受地面的摩擦力,同時也會遇到空氣阻力。這或許也是為什么民航飛機,還有游艇的造型基本上都一樣,但是跑車的造型卻千差萬別的原因吧。
目前,汽車越來越重視空氣動力學(xué)技術(shù),不管是超級跑車還是民用車都是如此。因為未來汽車的重量越來越輕,在高速行駛的時候需要用空氣把汽車“按”在地面上,有利于行車安全。其次空氣阻力的高低也與汽車油耗息息相關(guān)。第三,合理的利用空氣阻力,還可以對發(fā)動機,剎車系統(tǒng)進行散熱。因此,目前世界上各家廠商都非常重視空氣動力學(xué)的研究。
目前在汽車領(lǐng)域,把空氣動力學(xué)玩兒到極致的要數(shù)F1賽車,因為F1賽車的性能通常是以秒計算的,所以既要減小空氣阻力,又要給賽車足夠的下壓力,提升性能,就非常重要。除了F1之外的其它賽車也會最大限度的利用空氣動力學(xué)。
不過,賽車技術(shù)是很難全部用到民用量產(chǎn)車上的,因為民用量產(chǎn)車要考慮到空間還有實用性,雖然也會對空氣動力學(xué)進行考慮,但是功能比較有限。
不過,目前還是有很多廠商使用了空氣動力學(xué)零部件,不但能夠提升新能。還能讓整車的氣質(zhì)煥然一新,給人很強的駕駛欲。
Spoiler(擾流板)是用在保險杠下面,是讓空氣上下分離。它的結(jié)構(gòu)是向外突出去的,可以做成不同的形狀和角度。它的作用不但能給汽車一定的下壓力,同時向上分離的空氣還能通過進氣格柵進去發(fā)動機艙,給發(fā)動機降溫。
汽車的空氣阻力有15%來自輪胎周邊,Air Curtain(風幕)的作用就是盡可能的減小輪胎周邊的空氣阻力。它是通過前霧燈處的通風口將空氣像后導(dǎo)流,在經(jīng)過輪胎的時候,空氣變得柔和,從而減少了阻力。當然這樣的設(shè)計也可以使空氣進入剎車系統(tǒng),給剎車系統(tǒng)散熱。
Air Scoop是減少空氣流入車身下面,盡量多的把空氣向上導(dǎo)流。并且在引擎蓋上也設(shè)置了出氣口,將空氣引流。提供給車輛最大的下壓力。通常這種賽車的馬力很大,多出現(xiàn)在室內(nèi)場地拉力賽上。
在最近幾年新發(fā)布的豪華汽車,或者新能源汽車上普遍使用的主動進氣格柵。顧名思義,主動近期格柵是發(fā)動機在不需要散熱的時候,進氣格柵關(guān)閉。使空氣平緩的流過車頭降低空氣阻力。當夏季來臨或者長時間行駛需要發(fā)動機散熱的時候,進氣格柵會自動打開。
Louver類似于百葉窗,主要的作用的調(diào)節(jié)風的方向??梢宰鳛榭照{(diào)送風口,發(fā)動機散熱口。之前,越是搭載性能強勁發(fā)動機的車型Louver的個數(shù)就越多。而現(xiàn)在,隨著汽車設(shè)計,發(fā)動機技術(shù)的進步,使用Louver的車型逐漸少了,但是在蘭博基尼等超級跑車上依然能夠見到類似的設(shè)計。上圖是1940年奔馳賽車上的Louver設(shè)計。
最近幾年在很多民用車上出現(xiàn)了上面這種不起眼的小設(shè)計,它的作用一是讓空氣柔和的流動,二是利用空氣壓力提高穩(wěn)定性,減小車輛左右晃動幅度。這種設(shè)計最早也是出現(xiàn)在F1賽車上,而最近豐田和雷克薩斯的民用車上開始使用這種設(shè)計。
Skirt(側(cè)裙)的主要作用是對車輛側(cè)面流動的空氣,和車輛底盤下面流動的空氣進行干預(yù)。在高速行駛的時候,抑制向上的升力。同時穩(wěn)定住車身下面的空氣流動,讓底盤下面的空氣不干擾車身側(cè)面的空氣。
NACA Duct簡單來說就是賽車側(cè)面的洞。它的作用是將空氣阻力最小化,并且增大進氣量。通常用在航空器和賽車上,在很多超級跑車上也能見到。這項技術(shù)從第二次世界大戰(zhàn)期間開發(fā),一直沿用至今。它的形狀通常都是狹長的三角形,除了側(cè)面以外,也用在引擎蓋上。這樣的造型最有利于空氣的流動與提升進氣量用于降溫。
由于底盤的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,是一個不規(guī)則的形狀,因此空氣在此經(jīng)過的時候,也是不規(guī)則的流動。如果車速很快,就會產(chǎn)生不小的噪音,并且提高風阻?,F(xiàn)在的汽車普遍會將底盤做的平整,甚至會額外鋪上一層護板以提高底盤的平整性。
一些新能源汽車上已經(jīng)使用了氣動輪圈和低滾阻的輪胎,氣動輪圈可以降低車輛在旋轉(zhuǎn)的時候帶來的阻力。這樣的輪圈在外觀上比較平整,然后盡量不留縫隙。因此不太利于散熱。這種輪圈可以出現(xiàn)在一般民用車上,高性能跑車是不太適合用氣動輪圈的。
說到尾翼,這可能是我們最早對于汽車空氣動力學(xué)了解的零部件了。很多車友為了讓汽車變得有逼格,也會自己在車尾安裝一個小尾翼。目前,尾翼也分成了固定式與可伸縮調(diào)節(jié)角度兩種。第一種固定的尾翼,就是給汽車尾部一個下壓力,同時干擾空氣,讓空氣通過車頂之后直接向上流走。第二種可伸縮和調(diào)節(jié)角度的電動尾翼,比如布加迪等車型,當尾翼完全垂直的時候,可以幫助縮短剎車距離。
車尾擴散器主要的作用是使空氣散發(fā),防止車尾產(chǎn)生亂流。它的造型就是保險杠下方的隔板。它可以使通過底盤的空氣迅速發(fā)散,流走。因為空氣的快速流走,車底的空氣壓力變低,使得車身更好的貼住地面。擴散器也是F1賽車中率先使用的,現(xiàn)在已經(jīng)普及到很多民用性能車上。
現(xiàn)在很多車型的尾燈故意做出了邊角,并且這些邊角的突起是高于車身的。其實它們的作用也是起到對空氣進行導(dǎo)流。讓空氣向中間施壓,減少像四周的擴散。這樣可以提高車輛的穩(wěn)定性。
最后一個車尾雨刷,它并不能夠?qū)ζ嚨目諝鈩恿W(xué)產(chǎn)生多少好處,但是它的作用卻是因為空氣。通常來講,三廂轎車的后玻璃是沒有雨刷的,通過后玻璃加熱就能把水汽蒸發(fā)掉。這是因為三廂轎車有后備箱,空氣通過后備箱流走,順便就把水汽也帶走了。但是coupe車型,或者兩廂車型,SUV等。由于后備箱較短,或者沒有后備箱。因此空氣在車尾會形成渦流。這些渦流不會把水汽帶走。因此就只能借助雨刷器了,這就是為什么三廂車沒有后玻璃雨刷,而兩廂車有的原因。
這些所謂的空氣動力學(xué)套件,還不如不加
作者飛機有什么常見的阻力:圖說汽車
買車之后,很多人都會對忍不住對愛車進行一些改裝,比如換個氙氣大燈呀、加一些鍍鉻飾條呀、換個中網(wǎng)神馬的。除了這些常規(guī)的改裝之外呢,不少男性用戶還非常熱衷于為愛車加裝一些看上去十分炫酷的“空氣動力學(xué)套件”,比如發(fā)動機艙蓋導(dǎo)流槽、翼子板導(dǎo)流板、前后下包圍、側(cè)裙板以及非常常見的運動尾翼。事實上,在上述空氣套件中,很多套件如果加裝不當,很可能會起到適得其反的效果。
像上面這樣的尾翼已經(jīng)不能用夸張來形容了,而這樣浮夸的改裝車也只會出現(xiàn)在骨灰級改裝發(fā)燒友的車庫中。不過在實際生活中,我們還是不時可以看到很多家用轎車加裝很夸張的尾翼的案例。
不得不說,像上面這輛飛度,加裝尾翼之后變得非常兇悍,也很吸睛,但是實際用起來,這樣的尾翼并不能起到增加車身下壓力的作用,反倒會在低速以及側(cè)風較大的時候增加車身的阻力或者增加車身的不穩(wěn)定性,并由此帶來油耗的增加和失控風險的上升。
不過這并不是說所有的尾翼都是不可取的。像上面這款老科魯茲的鴨尾式小尾翼,近年來在國內(nèi)就很受歡迎,這樣的小尾翼在外觀上看上去很不起眼,但事實上,它的擾流作用要比造型夸張的大尾翼更加明顯,這種小尾翼的低速減阻和高速增穩(wěn)作用非常好,同時還不會在低速行駛階段增加車身的阻力,因此不用擔心帶來額外的油耗。
除了尾翼之外,發(fā)動機艙蓋冷卻進氣口飾條也是很多車主喜歡加裝的一個套件。不過對于大多數(shù)家用轎車來說,發(fā)動機艙蓋是沒有冷卻進氣口以及導(dǎo)流槽的,馬云家賣的很多所謂的進氣口套件,事實上只是一個裝飾性的部件,這樣的套件裝上去之后可能會提升車輛的美觀程度,不過對于發(fā)動機散熱來說,真的是一丁點兒的作用都起不到,而且這些突出的裝飾條還會增加汽車行駛過程中的空氣阻力,真是加了不如不加的一個空氣動力套件。
正經(jīng)跑車發(fā)動機艙蓋的導(dǎo)流槽都是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于空氣進入發(fā)動機艙,降低發(fā)動機的工作溫度,并起到一定的減阻作用,而改裝店提供的類似部件都是實心的,無法起到冷卻進氣的作用。
最后再放一張圖,真正的翼子板導(dǎo)流槽是一個空腔通道,在它前輪輪拱的后方會有一個開口,這個開口負責把氣流通過與翼子板相連的空腔導(dǎo)向車身側(cè)面,而不是車身底部,從而發(fā)揮增加車體下壓力的作用。有興趣的讀者不妨去觀察一下,大多數(shù)改裝店提供的翼子板導(dǎo)流槽都是不是空腔,裝飾意義大于導(dǎo)流作用,實際效能為零。
說了這么多,其實只想告訴大家,在進行外觀裝飾時,盡量從實際出發(fā),避免花里胡哨加裝一些只能看但卻沒有什么實際作用的所謂“空氣套件”。實話說,與其在這些中看不中用(有時候可能還不中看)的套件上浪費錢,還不如老老實實去換個車窗切水條去。
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