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爱卡研究院——汽车空气动力学技术解析

作者:ManBetX体育官网 发布时间:2020-08-10 17:45 点击数:

  我们知道,当一条船划过宁静的水面时,一定会在周围和船尾留下一道道波纹。现在试想一下,如果空气也像水一样可见,那么空气动力学就变得直观多了。其实每辆车在行驶过程中都会经历类似的现象,只不过不是在水里,而是穿梭在一面空气墙之中。正因为你无法看到这个过程,也许你并不会轻易察觉到,但事实上这些空气却对你的车在很多方面有着重要的影响。

  空气动力学(Aerodynamics)是力学的一个分支,主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化,在航空、航天、赛车和汽车领域都有广泛的应用。在民用汽车领域,空气动力学设计对车辆的动力效率、油耗、噪音和稳定性表现几个方面都有着非常重要的作用,这也是我们今天将具体讨论的话题。

  在汽车诞生的最早期年代,空气动力学似乎并没有被过多地被考虑在设计范畴之内,大部分汽车的外形还停留在类似一辆没有马拉的车厢,这与当时人们的审美观念有很大关系,另外当时的汽车行驶速度也十分缓慢,并不需要考虑空气动力学方面的表现。不过20世纪早期出现的一些赛车在某种程度上融入了尖形头部和其他一些流线型设计元素,从那时起汽车空气动力学设计渐渐有所发展。

  1921年,德国发明家Edmund Rumpler创造了一款名为“Rumpler-Tropfen-auto”的汽车,翻译过来的大概意思是“泪滴车”。这款外形怪异的汽车在上世纪20年代就取得了0.27Cd的低风阻系数(与现款)的风阻系数相同),不过以当时公众的审美和观念并没有接受这款“泪滴车”的设计,于是当时只短暂生产了100辆之后就淡出了。

  在大洋彼岸的美国,空气动力学设计的重大突破当属20世纪30年代诞生的克莱斯勒Airflow。这款车吸取了鸟类飞行的灵感,成为当时最早应用空气动力学设计的汽车之一。此外,当时的Airflow还采用了50:50的平衡配重比等前瞻技术,不过饱受经济大萧条的民众们并没有为它买单,最终还是不幸夭折。不过平心而论,这种流线型设计在当时的年代已经算非常超前了。

  上世纪50-60年代,空气动力学在赛车领域的运用为整个行业带来了长足的进步。工程师们开始意识到流线型车身可以帮助赛车跑的更快并获得更好的操控性能,而且配合尾翼和前唇等空气套件可以有效增强车辆在高速时的下压力,这也正是汽车空气动力学开始真正快速发展的时期。不过那时候的理论和时间还主要体现在赛车领域,即便像路特斯雪铁龙保时捷等厂商也开始推出流线型车身的产品,但也主要停留在高性能跑车的范畴内,而并非普通的家用车。直到上世纪80年代,随着奥迪100(C3)的出现,这种局面才有所改观。这款车身风阻系数0.3Cd的家用轿车为家用车空气动力学设计打下了基础。

  20世纪末,汽车空气动力学的研究已经发展到风洞试验、道路试验和数值计算的有机结合,达到预测、评估和验证的统一效果,使汽车的研发周期大大缩短。直至今日,几乎所有新车多多少少都会在空气动力学设计方面下些功夫。

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