大家在一起談論汽車時,經(jīng)常會說某些車型的高速穩(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。還有一些人認為SUV車型又大又重,所以高速穩(wěn)定性一定很好。那么事實究竟是什么呢?究竟是什么因素使汽車高速穩(wěn)定性好呢?今天我們就來討論一下這個問題。
首先來說說什么是汽車的高速穩(wěn)定性。
汽車在高速行駛的時候方向沉穩(wěn),整車震動小,行駛,超車,變道、剎車的時候車身平穩(wěn),可控能力強,這種現(xiàn)象我們就說這臺車的高速穩(wěn)定性好。反之,如果一臺車達到一定速度后,車身和方向盤抖動,噪音開始增大,車輛比較難控制,方向盤發(fā)輕,輪胎抓地能力變差,汽車對于外界的擾動反應過于敏感,我們就說這臺車高速發(fā)飄,穩(wěn)定性不好。
一般涉及到這個問題,大家都會拿歐美系車和日韓系車作對比。大家公認的是:歐美系車在高速的時候更穩(wěn)重,即使是一款小型車跑到190公里/小時以上仍然能給人穩(wěn)定的感覺誘導阻力和廢阻力速度變化;而日韓系車即使是中型車,在車速超過180公里/小時以后會覺得明顯發(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為車重:在多數(shù)人看來,歐美系車一般用料更足,鋼板更厚實,車本身很重,所以在高速行駛的時候壓得住,風“吹不動”車輛,從而車輛的高速穩(wěn)定性會表現(xiàn)更好;而日系車則相反,鋼板薄,車身輕,被風一吹就跑誘導阻力和廢阻力速度變化了,高速穩(wěn)定性自然就不好。那么事實是這樣嗎?
我們來對比一些常見車型的車重:
日系車型
整備質量
歐系車型
整備質量
本田CR-V
1556公斤
大眾途觀
1520公斤
本田雅閣
1512公斤
帕薩特領馭
1495公斤
豐田雅士力
1105公斤
標致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,同級別的日系車和歐美系車相比,重量不但不低,相反還會高一些,這又如何解釋呢?事實上,“發(fā)飄”與車身重量并沒有直接聯(lián)系。說一個很極端的例子,一臺大貨車和一臺小轎車哪個高速穩(wěn)定性更好?即使大貨車的車重是小轎車的十幾倍,我們仍然會說小轎車的高速穩(wěn)定性更好。那么影響汽車高速穩(wěn)定性的究竟是什么呢?其實最主要的原因有兩個,一是汽車的空氣動力學,二是車輪的陀螺效應。
先說說汽車的空氣動力學對汽車高速穩(wěn)定性的影響。
汽車在高速行駛時,受到的主要阻力就是空氣阻力。當車輛在80km/h的速度行駛,就要有60%的動力輸出用來克服風阻,而且隨著車速的增加,這個比例還會直線上升,當車輛速度超過200km/h,就要有超過85%的動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、誘導阻力和內循環(huán)阻力。而誘導阻力就是使汽車上升的力。
汽車行駛時會將空氣分為兩部分,一部分向上從車頂走過,一部分從車底走過。由于從車頂走過的空氣流速大于從車底走過的空氣流速,根據(jù)流體力學的原理,流速越大壓力越小,所以汽車會產(chǎn)生一個向上的升力。這個升力會使汽車附著力下降,操控性變差,如果這個升力大到一定程度,汽車就會“發(fā)飄”。要想讓這個升力變小,辦法就是增大車低空氣的流速同時減小車頂部分的流速。常見的做法是在汽車底部安裝護板,讓汽車的底部變得非常平坦;同時在車尾部設計空氣擴散器,讓空氣更快的流過車底。另外就是在汽車上部安裝擾流板,這樣就會讓空氣在流經(jīng)汽車車身時對汽車施加一個向下的壓力,這個壓力越大車輛行駛越“穩(wěn)”,車輛高速穩(wěn)定性越好。但是過大的下壓力會造成汽車輪胎負荷過大,摩擦阻力增加,進而增加油耗。
空氣動力學是解決汽車“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,它們的車身設計也都比較奇怪,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的附著力,把汽車牢的“按”在地面上。
影響汽車高速穩(wěn)定性的另一個重要因素就是車輪的陀螺效應。很多人對這個概念很陌生,事實上,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呢?簡單來說,陀螺效應就是旋轉的物體有保持其旋轉方向(旋轉軸的方向)的慣性。當一個圓形物體高速旋轉時,它就會產(chǎn)生一個極強的穩(wěn)定性,就像一個在冰上高速旋轉的陀螺輕易不會停止和傾倒一樣。大家都知道中國的航天事業(yè)很發(fā)達,發(fā)射火箭的成功率很高。在火箭中,有一個很重要的設備就是陀螺儀,它是火箭導航和控制姿態(tài)最主要的裝置,它的原理就是利用高速旋轉物體產(chǎn)生的穩(wěn)定性來實現(xiàn)的。
那么汽車在高速行駛時哪個部位能產(chǎn)生陀螺效應呢?是車輪,四個車輪。當車輪高速旋轉時,四個車輪就相當于四個巨大的陀螺,把汽車的車身給穩(wěn)定下來。那么什么情況下陀螺的穩(wěn)定效應更強呢?那就是陀螺在直徑更大或更重的時候。所以,如果汽車使用更大的輪圈,更大的輪胎,更重的車輪 ,都會產(chǎn)生更大的陀螺效應,如果同時再配合較輕的車身,汽車的高速穩(wěn)定性就會更好。
大家看F1賽車,都會感覺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來穩(wěn)定車身。所以,F(xiàn)1賽車的車重不到600kg,卻能在時速超過300km時穩(wěn)穩(wěn)抓住地面,是空氣動力學和車輪陀螺效應共同作用的結果。
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,可以在時速超過200公里/小時仍然具有極強的穩(wěn)定性。還有一些大型SUV,比如陸地巡洋艦、普拉多、途樂等,這些車的車身都很重,但無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,車身會遭遇很大的空氣阻力,同時也會受側向風和誘導阻力的影響,所以車身會很不穩(wěn)定。如果車輪不能產(chǎn)生比較大的陀螺效應來穩(wěn)定它,那么它的高速穩(wěn)定性就會很差。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,其實并不是這樣。車重只是會讓汽車在顛簸路面上振動小一些,同時抗側風的能力強一些。真正決定汽車高速穩(wěn)定性的是汽車的空氣動力學和車輪的陀螺效應。至于說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。不過事先我要提個醒:千萬注意安全,不要用開轎車的方式去開SUV,否則 非常危險!
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