聊聊被荣威i6捧红的风阻系数

此前,小编参加了一场荣威i6的前期产品解析会,信息轰炸后只有一个词念念不忘:风阻系数!今天就想跟大家聊一聊这个被荣威i6捧红的风阻系数到底是怎么回事?风阻系数真的是越低越好?

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风阻系数是什么?

首先,进入名词解释环节,什么叫风阻系数?风阻又称空气阻力,是汽车行驶时所遇到最大也是最重要的外力。当车辆在80km/h的速度行驶时,就要有60%的动力输出用来克服风阻,而且随着车速的增加,这个比例还会直线上升。

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当车辆速度超过200km/h,就要有超过85%的动力输出是用于克服空气阻力。风阻下降10%,则油耗可节省约7%左右。风阻系数是计算汽车空气阻力的一项重要系数。它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数,用这项系数可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。

如何计算风阻系数?

风阻系数可以通过专业的风洞测试出来,当车辆在风洞中进行测试时,借由风速来模拟汽车行驶时的车速,再由测试仪器测知这辆车需要花多少力量来抵挡着风速,使这辆车不至于被风吹的后退。在测得所需之力后,再扣除车轮与地面的摩擦力,剩下的就是风阻了,风阻系数=正面风阻力× 2÷(空气密度x车头正面投影面积x车速平方)。

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另外,汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力称为压力阻力,摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。压力阻力又分为四部分:形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。

如何降低汽车的风阻

简单的来说,要控制汽车风阻系数的高低,最容易的就是改变汽车的迎风面积。这也是为什么绝大对数SUV的风阻系数普遍要比轿车高。在我们日常生活中,其实只要我们细心观察就会发现,无论是飞机还是小鸟,都是头尾圆润而且尖细,因为这样在通过气流时能够让空气保持流线的状态,从而气流不会被打乱形成较大的阻力,汽车应对风阻也是同样的道理。

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为此,设计师们为了减少空气阻力,一般都会将车头设计的略微下沉,前挡风玻璃向后倾斜,尽量与车头形成较大的夹角。除了车头、挡风玻璃等正面的迎风面积产生的阻力外,车尾真空区也会形成一定的阻力,真空区越大,阻力也就越大。为了减少真空区,理论上来说应该将车尾也设计的尽量低沉平滑一些,但实际情况却并非如此。

风阻系数真的是越低越好吗?

事实上,风阻系数也并不是一味的越低越好。虽然在理论上来说风阻系数越低就越有助于省油,但对于普通消费者来说,除了燃油经济性外,还要考虑车内的乘坐空间以及行车视野等因素。并且对于车企来说还要考虑其设计制造难度和成本等问题。比如,很多车型并不会一味的追求风阻系数而将车尾设计的相对比较低沉,因为车辆在高速行驶时还要考虑下稳定性。

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根据伯努利原理,汽车在高速行驶时,车身上方流动的气流越多,车身的下压力越强。反之车身下方流动的气流越多,会导致一定程度的上升力,这与飞机起飞有着相同的原理,只是应用在汽车中是正好相反的。所以设计师们在设计车身时,除了要考虑如何将气流流畅的通过车身,也要考虑如何将气流尽可能的引导在车身上方,以此让汽车在高速行驶时增加稳定性。除此外,车尾尾翼的加入也在一定程度上会增加车身的下压力。这也是为什么许多赛车会加装尾翼,其目的就是增加下压力,以此来增强赛车在高速行驶时的稳定性。在民用车领域由于速度不会达到赛车那般动辄就200km/h以上的速度,所以一般民用车则不需要增加尾翼,但为了能够提高高速行驶时的稳定性,在车尾设计上往往都会设计的微微上扬,也就是我们常见的“小鸭尾”以此来增加下压力。

各大车企如何平衡风阻系数与稳定性

俗话说:“鱼和熊掌,不可兼得”,如何能降低风阻系数的同时,又能保证车内乘坐空间以及车身稳定性,这确实是件不太容易的事情。

车辆在正常行驶时,大约有35%-40%的空气是从车身上面流过,约25%会从车侧流过,而10%-15%则从车底流过。对于车身上面设计大同小异,不过对于侧面和底盘的设计确实有些差异,其中具有代表性的就是日韩车系和欧美车系。

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很多日系车为了追求侧面的低风阻系数,普遍都会采用三角楔形的车身设计,例如丰田的普锐斯和本田的飞度,普锐斯的风阻系数甚至达到了0.25Cd,这样的风阻系数甚至要小于很多跑车。此外,丰田的普锐斯和凯美瑞还在车头和车尾下方装备了扰流翼,也就是我们常见的运动前唇,其目的是在车辆高速行驶时梳理车身气流,以此降低车身的摆动,起到降低风阻的作用。

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说到韩国车都会让人联想到应用在现代汽车上的流体雕塑设计,流体雕塑设计在既保证了美观的同时也迎合了空气动力学设计,使得车辆在高速行驶时,车身上凹凸有致的线条能够很好地引导气流,并且还能获得相应的下压力,让视觉美感和空气动力学很好的融合在一起。

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和日韩国家不同的是,欧美的高速公路普遍较为发达,甚至是德国的很多高速公路都是不限速的。所以欧美的汽车设计师们,在汽车设计之初,他们就非常注重车身底部的空气阻力,因此他们更加注重底盘的设计。

最常见的办法就是尽可能的保证底盘平整,减少底盘零部件之间的高度差。有的车型甚至会在底盘下方加装护板,不过加装护板会使得整车整备质量增加,成本也会随之增高,因此加装底盘护板一般在高端车型中会比较常见,例如:奥迪A6、A8,奔驰E级、S级等等。

除了加装底盘护板之外,也可以在前保险杠下方加一块扰流板,美国的两大车企巨头,通用和福特的很多车型都采用了这种设计。以别克威朗举个例子,设计师在设计底盘时除了尽量减小零部件之间的高度差外,还在威朗的前保险杠底部设计了前保险杠挡风板,这样与后方的发动机保护板空气动力学性能能够相互影响。不过,除此外设计师还要针对很多其他车身细节作出调整才能造就别克威朗0.27Cd的超低风阻系数。这样的设计不但能降低风阻系数,还能在一定程度上增加底盘的安全性。

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