大家在一起談?wù)撈嚂r(shí)當(dāng)誘導(dǎo)阻力等于費(fèi)阻力時(shí),經(jīng)常會(huì)說(shuō)某些車型的高速穩(wěn)定性好,某些車型的高速穩(wěn)定性差。并且很多人都認(rèn)為,汽車的高速穩(wěn)定性好的原因是汽車車身很重。還有一些人認(rèn)為SUV車型又大又重,所以高速穩(wěn)定性一定很好。那么事實(shí)究竟是什么呢?究竟是什么因素使汽車高速穩(wěn)定性好呢?今天我們就來(lái)討論一下這個(gè)問(wèn)題。
首先來(lái)說(shuō)說(shuō)什么是汽車的高速穩(wěn)定性。
汽車在高速行駛的時(shí)候方向沉穩(wěn),整車震動(dòng)小,行駛,超車,變道、剎車的時(shí)候車身平穩(wěn),可控能力強(qiáng),這種現(xiàn)象我們就說(shuō)這臺(tái)車的高速穩(wěn)定性好。反之,如果一臺(tái)車達(dá)到一定速度后,車身和方向盤抖動(dòng),噪音開(kāi)始增大,車輛比較難控制,方向盤發(fā)輕,輪胎抓地能力變差,汽車對(duì)于外界的擾動(dòng)反應(yīng)過(guò)于敏感,我們就說(shuō)這臺(tái)車高速發(fā)飄,穩(wěn)定性不好。
一般涉及到這個(gè)問(wèn)題,大家都會(huì)拿歐美系車和日韓系車作對(duì)比。大家公認(rèn)的是當(dāng)誘導(dǎo)阻力等于費(fèi)阻力時(shí):歐美系車在高速的時(shí)候更穩(wěn)重,即使是一款小型車跑到190公里/小時(shí)以上仍然能給人穩(wěn)定的感覺(jué)當(dāng)誘導(dǎo)阻力等于費(fèi)阻力時(shí);而日韓系車即使是中型車,在車速超過(guò)180公里/小時(shí)以后會(huì)覺(jué)得明顯發(fā)飄,給人底氣不足的印象。
很多車友將這一差別的根源歸結(jié)為車重當(dāng)誘導(dǎo)阻力等于費(fèi)阻力時(shí):在多數(shù)人看來(lái),歐美系車一般用料更足,鋼板更厚實(shí),車本身很重,所以在高速行駛的時(shí)候壓得住,風(fēng)“吹不動(dòng)”車輛,從而車輛的高速穩(wěn)定性會(huì)表現(xiàn)更好;而日系車則相反,鋼板薄,車身輕,被風(fēng)一吹就跑了,高速穩(wěn)定性自然就不好。那么事實(shí)是這樣嗎?
我們來(lái)對(duì)比一些常見(jiàn)車型的車重:
日系車型
整備質(zhì)量
歐系車型
整備質(zhì)量
本田CR-V
1556公斤
大眾途觀
1520公斤
本田雅閣
1512公斤
帕薩特領(lǐng)馭
1495公斤
豐田雅士力
1105公斤
標(biāo)致206
1070公斤
豐田卡羅拉
1285公斤
大眾高爾夫:
1260公斤
大家可以看到,同級(jí)別的日系車和歐美系車相比,重量不但不低,相反還會(huì)高一些,這又如何解釋呢?事實(shí)上,“發(fā)飄”與車身重量并沒(méi)有直接聯(lián)系。說(shuō)一個(gè)很極端的例子,一臺(tái)大貨車和一臺(tái)小轎車哪個(gè)高速穩(wěn)定性更好?即使大貨車的車重是小轎車的十幾倍,我們?nèi)匀粫?huì)說(shuō)小轎車的高速穩(wěn)定性更好。那么影響汽車高速穩(wěn)定性的究竟是什么呢?其實(shí)最主要的原因有兩個(gè),一是汽車的空氣動(dòng)力學(xué),二是車輪的陀螺效應(yīng)。
先說(shuō)說(shuō)汽車的空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車高速穩(wěn)定性的影響。
汽車在高速行駛時(shí),受到的主要阻力就是空氣阻力。當(dāng)車輛在80km/h的速度行駛,就要有60%的動(dòng)力輸出用來(lái)克服風(fēng)阻,而且隨著車速的增加,這個(gè)比例還會(huì)直線上升,當(dāng)車輛速度超過(guò)200km/h,就要有超過(guò)85%的動(dòng)力輸出是用于克服空氣阻力,空氣阻力大致可以分為兩種,分別是摩擦阻力和壓力助力。其中的壓力阻力又可以分為形狀阻力、干擾阻力、誘導(dǎo)阻力和內(nèi)循環(huán)阻力。而誘導(dǎo)阻力就是使汽車上升的力。
汽車行駛時(shí)會(huì)將空氣分為兩部分,一部分向上從車頂走過(guò),一部分從車底走過(guò)。由于從車頂走過(guò)的空氣流速大于從車底走過(guò)的空氣流速,根據(jù)流體力學(xué)的原理,流速越大壓力越小,所以汽車會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的升力。這個(gè)升力會(huì)使汽車附著力下降,操控性變差,如果這個(gè)升力大到一定程度,汽車就會(huì)“發(fā)飄”。要想讓這個(gè)升力變小,辦法就是增大車低空氣的流速同時(shí)減小車頂部分的流速。常見(jiàn)的做法是在汽車底部安裝護(hù)板,讓汽車的底部變得非常平坦;同時(shí)在車尾部設(shè)計(jì)空氣擴(kuò)散器,讓空氣更快的流過(guò)車底。另外就是在汽車上部安裝擾流板,這樣就會(huì)讓空氣在流經(jīng)汽車車身時(shí)對(duì)汽車施加一個(gè)向下的壓力,這個(gè)壓力越大車輛行駛越“穩(wěn)”,車輛高速穩(wěn)定性越好。但是過(guò)大的下壓力會(huì)造成汽車輪胎負(fù)荷過(guò)大,摩擦阻力增加,進(jìn)而增加油耗。
空氣動(dòng)力學(xué)是解決汽車“發(fā)飄”最有效直接的方法,一些跑車,還有F1賽車,這些車型的高速穩(wěn)定性都非常好,它們的車身設(shè)計(jì)也都比較奇怪,有一些空氣流通的孔洞和擾流板,主要的目的就是利用空氣的壓力,增加汽車高速行駛時(shí)的附著力,把汽車?yán)蔚摹鞍础痹诘孛嫔稀?/p>
影響汽車高速穩(wěn)定性的另一個(gè)重要因素就是車輪的陀螺效應(yīng)。很多人對(duì)這個(gè)概念很陌生,事實(shí)上,很多民用車的高速穩(wěn)定性主要就是由它決定的。
那么什么是陀螺效應(yīng)呢?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),陀螺效應(yīng)就是旋轉(zhuǎn)的物體有保持其旋轉(zhuǎn)方向(旋轉(zhuǎn)軸的方向)的慣性。當(dāng)一個(gè)圓形物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí),它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)極強(qiáng)的穩(wěn)定性,就像一個(gè)在冰上高速旋轉(zhuǎn)的陀螺輕易不會(huì)停止和傾倒一樣。大家都知道中國(guó)的航天事業(yè)很發(fā)達(dá),發(fā)射火箭的成功率很高。在火箭中,有一個(gè)很重要的設(shè)備就是陀螺儀,它是火箭導(dǎo)航和控制姿態(tài)最主要的裝置,它的原理就是利用高速旋轉(zhuǎn)物體產(chǎn)生的穩(wěn)定性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
那么汽車在高速行駛時(shí)哪個(gè)部位能產(chǎn)生陀螺效應(yīng)呢?是車輪,四個(gè)車輪。當(dāng)車輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí),四個(gè)車輪就相當(dāng)于四個(gè)巨大的陀螺,把汽車的車身給穩(wěn)定下來(lái)。那么什么情況下陀螺的穩(wěn)定效應(yīng)更強(qiáng)呢?那就是陀螺在直徑更大或更重的時(shí)候。所以,如果汽車使用更大的輪圈,更大的輪胎,更重的車輪 ,都會(huì)產(chǎn)生更大的陀螺效應(yīng),如果同時(shí)再配合較輕的車身,汽車的高速穩(wěn)定性就會(huì)更好。
大家看F1賽車,都會(huì)感覺(jué)它們的車輪與車身的比例極不相稱。車輪太大了。它們之所以使用這么大的車輪,最重要的原因就是利用車輪的陀螺效應(yīng)來(lái)穩(wěn)定車身。所以,F(xiàn)1賽車的車重不到600kg,卻能在時(shí)速超過(guò)300km時(shí)穩(wěn)穩(wěn)抓住地面,是空氣動(dòng)力學(xué)和車輪陀螺效應(yīng)共同作用的結(jié)果。
一些跑車也使用了很大的車輪,目的仍然是穩(wěn)定車身。它們的車身普遍較輕,再加上巨大的車輪,可以在時(shí)速超過(guò)200公里/小時(shí)仍然具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。還有一些大型SUV,比如陸地巡洋艦、普拉多、途樂(lè)等,這些車的車身都很重,但無(wú)一例外都配置了巨大的車輪,所以這些車的高速穩(wěn)定性也很好。但是與同級(jí)別的轎車相比還是有差距。
反觀一些城市SUV,它們安裝了巨大的車身,但是車輪卻不大。這種車在高速行駛時(shí),車身會(huì)遭遇很大的空氣阻力,同時(shí)也會(huì)受側(cè)向風(fēng)和誘導(dǎo)阻力的影響,所以車身會(huì)很不穩(wěn)定。如果車輪不能產(chǎn)生比較大的陀螺效應(yīng)來(lái)穩(wěn)定它,那么它的高速穩(wěn)定性就會(huì)很差。還有一些轎車,配置了非常小的輪圈,這種車的高速穩(wěn)定性一定不會(huì)好。
汽車的高速穩(wěn)定性是汽車的重要性能。在一般人的印象中,汽車越重高速就越穩(wěn)定,其實(shí)并不是這樣。車重只是會(huì)讓汽車在顛簸路面上振動(dòng)小一些,同時(shí)抗側(cè)風(fēng)的能力強(qiáng)一些。真正決定汽車高速穩(wěn)定性的是汽車的空氣動(dòng)力學(xué)和車輪的陀螺效應(yīng)。至于說(shuō)SUV的高速穩(wěn)定性與轎車相比好不好,你還是親自去試一下就知道了。不過(guò)事先我要提個(gè)醒:千萬(wàn)注意安全,不要用開(kāi)轎車的方式去開(kāi)SUV,否則 非常危險(xiǎn)!
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