[汽車之家 技術(shù)體驗(yàn)]  一直以來(lái)我們都覺(jué)得風(fēng)洞是個(gè)高深莫測(cè)并且極其燒錢的土豪項(xiàng)目，只有航空和軍事領(lǐng)域，或是一線車企和超級(jí)跑車才會(huì)在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)風(fēng)洞來(lái)測(cè)試自己的產(chǎn)品，F(xiàn)1方程式則是我們最常聽(tīng)見(jiàn)的頻繁運(yùn)用風(fēng)洞測(cè)試的造車領(lǐng)域之一，其燒錢程度人盡皆知。作為風(fēng)洞的提供者，日進(jìn)千斗易如反掌，也有廠家斥巨資自建風(fēng)洞來(lái)降低未來(lái)的研發(fā)成本，都說(shuō)好奇心害死貓，能有一次參觀風(fēng)洞測(cè)試的機(jī)會(huì)，我們自當(dāng)萬(wàn)分珍惜，誰(shuí)知幸福來(lái)的實(shí)在太快，這一次使用風(fēng)洞的竟不是哪一位土豪高大上，而只是一臺(tái)實(shí)實(shí)在在的家用MPV——長(zhǎng)安歐尚，官方公布的120km/h等速風(fēng)阻系數(shù)為0.334。

■ 在哪里做風(fēng)洞測(cè)試？風(fēng)洞為何高大上？

　　作為我國(guó)第一個(gè)也是最大的整車級(jí)風(fēng)洞試驗(yàn)場(chǎng)，“上海地面交通工具風(fēng)洞中心”并不是獨(dú)立的建造在某個(gè)地方的獨(dú)立運(yùn)作機(jī)構(gòu)，而是由同濟(jì)大學(xué)于2009年耗資5億元設(shè)計(jì)打造的擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)洞，其正是坐落在同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)內(nèi)。風(fēng)洞中心包括兩座汽車整車風(fēng)洞－氣動(dòng)聲學(xué)風(fēng)洞、熱環(huán)境風(fēng)洞，和一個(gè)汽車造型、加工和設(shè)備維護(hù)中心。

　　這其中，氣動(dòng)聲學(xué)風(fēng)洞噴口面積27㎡，試驗(yàn)風(fēng)速可達(dá)250km/h，設(shè)有五帶移動(dòng)地面系統(tǒng)和六分量測(cè)試天平，測(cè)試段背景噪聲在風(fēng)速140公里/小時(shí)時(shí)為65分貝，將成為國(guó)際上同等大小汽車風(fēng)洞中最安靜的風(fēng)洞。熱環(huán)境風(fēng)洞則設(shè)有7/14㎡可變大小噴口，對(duì)應(yīng)試驗(yàn)最大風(fēng)速200/100km/h，模擬溫度及相對(duì)濕度范圍分別為－20～+55℃和5～95%，并設(shè)有可變強(qiáng)度和角度的全光譜陽(yáng)光模擬裝置以及雙軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)，能模擬各種氣候條件和車輛行駛工況。（此段數(shù)據(jù)來(lái)源于百度百科）

　　風(fēng)洞中心能夠進(jìn)行包括轎車、客車、SUV、卡車在內(nèi)的各類汽車整車和零部件、軌道車輛模型等系列試驗(yàn)，以優(yōu)化造型，降低油耗。聽(tīng)起來(lái)很先進(jìn)不是嗎？然而，并不是所有廠家都會(huì)選擇使用風(fēng)洞來(lái)對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，原因很簡(jiǎn)單——價(jià)格昂貴！要知道，把產(chǎn)品放到風(fēng)洞里單是吹1分鐘就需要支付400元，這還不包括場(chǎng)地使用費(fèi)以及各種軟硬件使用和數(shù)據(jù)分析的費(fèi)用，總體算下來(lái)根本就是天價(jià)。而長(zhǎng)安歐尚要在這里進(jìn)行3-4次風(fēng)洞試驗(yàn)，每次間隔3-4個(gè)月用來(lái)調(diào)整產(chǎn)品，單次試驗(yàn)則需要8個(gè)小時(shí)，大家可以計(jì)算一下光是吹風(fēng)的錢，長(zhǎng)安汽車就要支付多少吧？

■ 長(zhǎng)安汽車已經(jīng)在這里做了多年的風(fēng)洞測(cè)試？

　　并不是所有的車企在開(kāi)發(fā)一款新產(chǎn)品的時(shí)候都會(huì)選擇風(fēng)洞測(cè)試，特別是我們中國(guó)品牌的企業(yè)，因?yàn)橹�前說(shuō)過(guò)，成本實(shí)在太高了。但即便如此，同濟(jì)大學(xué)的這個(gè)風(fēng)洞中心還是常年“客滿”，接待我們的長(zhǎng)安汽車工程師王俊告訴我們，這里不僅僅有長(zhǎng)安汽車在做風(fēng)洞測(cè)試，包括上海大眾、上海通用等實(shí)力雄厚的汽車廠家還是會(huì)經(jīng)常來(lái)測(cè)試自己的新車，只是項(xiàng)目做的多一點(diǎn)少一點(diǎn)，時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)短一點(diǎn)的差別而已。也正因?yàn)槿绱�，要預(yù)定做風(fēng)洞測(cè)試，廠家基本上都會(huì)提前1-2年就把場(chǎng)地給定好了。

　　長(zhǎng)安歐尚并不是長(zhǎng)安汽車旗下第一款來(lái)到同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心的產(chǎn)品，這幾年我們都發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)安汽車的新車型在外觀設(shè)計(jì)上進(jìn)步顯著，這不單單是因?yàn)樗麄冋?qǐng)來(lái)了曾經(jīng)的寶馬傳奇設(shè)計(jì)師克里斯·班戈，將設(shè)計(jì)的權(quán)重提升了不少，更是因?yàn)樵?strong>這幾年的產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)上，幾乎都可以看到將風(fēng)洞用作輔助設(shè)計(jì)的影子。不過(guò)王工告訴我們，歐尚是迄今為止品牌旗下在風(fēng)洞測(cè)試時(shí)做過(guò)項(xiàng)目最多的車型，廠家對(duì)其所寄予的厚望可見(jiàn)一斑。

『長(zhǎng)安汽車的多款轎車之前也做過(guò)風(fēng)洞測(cè)試』

　　另外，考慮到成本的關(guān)系，長(zhǎng)安汽車也會(huì)和其他廠家一樣采用計(jì)算機(jī)仿真來(lái)模擬風(fēng)洞試驗(yàn)的過(guò)程，費(fèi)用會(huì)便宜很多，同樣可以得出豐富的數(shù)據(jù)，而且調(diào)整起來(lái)非常的方便。不過(guò)王工的觀點(diǎn)卻認(rèn)為計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確性不夠高，即便目前長(zhǎng)安在計(jì)算機(jī)模擬風(fēng)洞這塊同樣在國(guó)內(nèi)處于頂尖的水準(zhǔn)，要用作最終的產(chǎn)品輸出，光使用計(jì)算機(jī)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，你永遠(yuǎn)不知道實(shí)車在風(fēng)洞里會(huì)發(fā)生什么計(jì)算機(jī)模擬不出的狀態(tài)來(lái)。

　　所以計(jì)算機(jī)模擬和真正的風(fēng)洞測(cè)試其實(shí)是穿插著來(lái)的，前期開(kāi)發(fā)時(shí)會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)車身和底盤等細(xì)節(jié)，至少在理論上保證能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)定的風(fēng)阻系數(shù)目標(biāo)值，之后再將油泥模型或者測(cè)試車帶入真正的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室來(lái)幫助完善之前的設(shè)計(jì)。這個(gè)過(guò)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是大家想象的幾個(gè)月，或是一兩年內(nèi)可以完成的。

■ 言歸正傳，為何要做風(fēng)洞測(cè)試？做哪些項(xiàng)目？

　　根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù)，當(dāng)車速達(dá)到110km/h以上，不單單是風(fēng)噪會(huì)成為最主要的噪音來(lái)源，風(fēng)阻也會(huì)占到車輛總行駛阻力的70%以上，也就是說(shuō)我們所加的燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中被點(diǎn)燃所作的功，大部分都被用在了和風(fēng)阻的對(duì)抗上。這樣不僅僅是乘坐舒適性，油耗經(jīng)濟(jì)性也會(huì)受到大幅影響，據(jù)了解在120km/h時(shí)車輛的風(fēng)阻系數(shù)每降低8%，百公里大概就能夠降低0.25-0.3L油耗，而二氧化碳的排放量更是能減少5-8g。

　　從上述數(shù)據(jù)來(lái)看，不難了解汽車的外形設(shè)計(jì)對(duì)減少風(fēng)阻、提升行駛舒適性和油耗經(jīng)濟(jì)性有那么多重要的意義，而要將這些都優(yōu)化到最好，風(fēng)洞是目前最有效的方法，這就是為什么大家一有錢就都要擠破腦袋來(lái)預(yù)定風(fēng)洞中心的原因。對(duì)于長(zhǎng)安歐尚來(lái)說(shuō)，此次在同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心要做的實(shí)驗(yàn)主要分為風(fēng)阻和風(fēng)噪兩個(gè)測(cè)試部分。

1/風(fēng)阻系數(shù)測(cè)試

　　在了解風(fēng)阻是怎么測(cè)試的之前，您必須先要知道風(fēng)阻系數(shù)是怎么得到的，這是個(gè)我們覺(jué)得既熟悉又陌生的詞兒，但究竟是怎么計(jì)算出來(lái)的估計(jì)沒(méi)幾個(gè)人能說(shuō)的出來(lái)。所以在這里我們首先要讓大家知道這樣一個(gè)計(jì)算公式：

風(fēng)阻系數(shù)（Cd）=空氣阻力×2/（車速²×空氣密度×車輛迎風(fēng)面積） 

　　通過(guò)公式我們可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上單個(gè)物品的風(fēng)阻系數(shù)并不是一個(gè)固定值，廠家公布的車輛風(fēng)阻系數(shù)實(shí)際上也是在某個(gè)特定的速度下得出的結(jié)果。那么長(zhǎng)安歐尚的風(fēng)阻系數(shù)是多少呢？廠家公布的數(shù)值是120km/h等速下為0.334，可別小看這個(gè)數(shù)字，要知道因?yàn)檐囕v造型的不同，兩廂造型的汽車在風(fēng)阻系數(shù)上要遠(yuǎn)高于三廂轎車，而在MPV里，長(zhǎng)安歐尚的這個(gè)成績(jī)也是相當(dāng)優(yōu)秀的了，甚至比一些合資品牌的產(chǎn)品做的還要好。

　　那么這樣的成績(jī)是如何做到的？這就是我們此次參觀長(zhǎng)安歐尚在同濟(jì)大學(xué)做風(fēng)洞測(cè)試的初衷。在這個(gè)目前全中國(guó)最先進(jìn)的風(fēng)洞中心里，目前可以做到最高約180km/h的風(fēng)速。您或許會(huì)說(shuō)這個(gè)速度不是已經(jīng)超過(guò)中國(guó)高速公路的最高法定限速了嗎？沒(méi)錯(cuò)，所以我們看到歐尚公布的風(fēng)阻系數(shù)剛好是在車速達(dá)到120km/h法定最高限速值上。但如果一臺(tái)新車在做前期測(cè)試時(shí)只做到120km/h，而沒(méi)有更多的冗余測(cè)試做保障，這顯然是不合理的。

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　　目前長(zhǎng)安歐尚會(huì)在風(fēng)洞中心做到最高140km/h的風(fēng)速，測(cè)試時(shí)，車輛會(huì)被固定在測(cè)試臺(tái)架的正中央。試驗(yàn)中，除了風(fēng)洞本身會(huì)起風(fēng)之外，車輪下的滾動(dòng)帶也會(huì)以同樣的速度進(jìn)行移動(dòng)，這是為了讓通過(guò)車底的空氣流動(dòng)情況盡可能的模擬真實(shí)路況。

　　為了盡可能的降低風(fēng)阻系數(shù)，長(zhǎng)安歐尚的設(shè)計(jì)師們可謂煞費(fèi)苦心，在外觀的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上再三斟酌，既要保證美觀，也要降低風(fēng)阻，還得考慮成本控制。我們?nèi)缃窨吹降囊呀?jīng)是歐尚在同濟(jì)風(fēng)洞中心的最后一次測(cè)試，待數(shù)據(jù)得出之后，工程師們對(duì)一些細(xì)節(jié)可能還會(huì)有一些微調(diào)。通過(guò)煙流展示，我們可以很直觀的看到氣流是如何平滑的淌過(guò)這些經(jīng)過(guò)優(yōu)化的區(qū)域而不產(chǎn)生多余亂流的。

　　目前我們已經(jīng)看到歐尚的外觀設(shè)計(jì)上有了多處的降阻設(shè)計(jì)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、前保險(xiǎn)杠造型、A柱線條、進(jìn)氣格柵、車頂?shù)幕《取⒑笠曠R罩、翼子板和輪眉、車窗擾流器、側(cè)包圍、后擾流板以及平整式轎車底盤布局等等。

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　　當(dāng)然我們知道真正行駛在路上時(shí)，車輛并不一定僅僅受到前方的空氣阻力，也有可能會(huì)有一定的側(cè)風(fēng)從不同角度襲來(lái)。所以在測(cè)試的時(shí)候，臺(tái)架本身也可以左右旋轉(zhuǎn)，而工程師會(huì)對(duì)歐尚進(jìn)行偏置10°到20°的風(fēng)阻測(cè)試，以期能讓車輛在各種情況下都盡可能的提升行駛穩(wěn)定性。

2/車外風(fēng)噪聲測(cè)試

　　除了要得到優(yōu)秀的風(fēng)阻系數(shù)之外，風(fēng)噪亦是新車開(kāi)發(fā)時(shí)非常非常重要的項(xiàng)目之一，它是氣流在車身表面產(chǎn)生了壓力脈動(dòng)而形成的。我們都知道汽車開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中有一個(gè)特別重要的大類叫NVH，也就是噪聲、振動(dòng)和聲振平順性指標(biāo)，風(fēng)噪當(dāng)然也是NVH中的一項(xiàng)。長(zhǎng)安汽車在這個(gè)項(xiàng)目上擁有國(guó)內(nèi)最頂尖的工程師團(tuán)隊(duì)，其領(lǐng)導(dǎo)者是國(guó)內(nèi)NVH領(lǐng)域的泰斗級(jí)人物龐劍博士。

龐劍（長(zhǎng)安汽車工程研究總院副院長(zhǎng)和總工程師），曾任武漢船舶設(shè)計(jì)研究所工程師，Stewart and Stevenson公司高級(jí)工程師和技術(shù)專家。1999年加盟福特汽車公司，擔(dān)任福特汽車公司汽車動(dòng)力傳遞系統(tǒng)部門高級(jí)工程師、噪聲與振動(dòng)技術(shù)專家。

　　那么風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室又分為環(huán)境風(fēng)洞和空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞，風(fēng)噪測(cè)試一般要在做過(guò)聲學(xué)處理的低風(fēng)噪空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞中進(jìn)行，同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心則是國(guó)內(nèi)唯一既能夠提供環(huán)境風(fēng)洞，又可以提供低風(fēng)噪空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞的測(cè)試中心。而測(cè)試車外風(fēng)噪的主要目的在于識(shí)別車外風(fēng)噪的噪聲源，我們常見(jiàn)的車外風(fēng)噪測(cè)量方法有三種，分別是聲源識(shí)別測(cè)量、聲學(xué)聚焦鏡測(cè)量以及表面壓力分布測(cè)量，另外也有激光測(cè)量等不常用的方法，長(zhǎng)安歐尚只進(jìn)行聲源識(shí)別測(cè)量和表面壓力分布測(cè)量。

　　聲源識(shí)別測(cè)量時(shí)會(huì)運(yùn)用到聲學(xué)照相機(jī)這一設(shè)備，其原理就是將傳聲器陣列放置在遠(yuǎn)離流場(chǎng)的地方，聲源的聲波以平面波或者球形波的形式傳遞到陣列的每一個(gè)傳聲器上。聲源與每個(gè)傳聲器的距離和相對(duì)位置不同，每個(gè)傳聲器接受到聲波的時(shí)間不同。利用這種位置差異和時(shí)間差異，經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算，增加選定方向上的信號(hào)而衰減其它方向的信號(hào)，在傳聲器陣列中重建噪聲信號(hào)，從而識(shí)別聲源。

　　而后在計(jì)算時(shí)，應(yīng)用波束形成算法“延遲求和”，對(duì)傳聲器陳列中各陣元上測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)、延時(shí)、求和等運(yùn)算，使得各陣元由位置差異引起的信號(hào)延時(shí)得到補(bǔ)償，形成具有空間指向性的結(jié)果，來(lái)指示聲源的方位。

　　而在表面壓力分布測(cè)量階段，我們主要測(cè)試的就是車輛固定測(cè)試位置上的脈動(dòng)壓力，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)的軟件來(lái)研究車輛表面的脈動(dòng)壓力和表面流態(tài)，這樣就可以得出汽車表面的壓力圖以及側(cè)窗位置上的壓力曲線圖，然后再把之前通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)據(jù)和試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

　　汽車表面的脈動(dòng)壓力和車輛的表面流態(tài)是成正比的，而A柱和前車窗附近的區(qū)域是脈動(dòng)壓力較大的部分，所以我們常會(huì)在一些密封不好的車輛上聽(tīng)到來(lái)自A柱的風(fēng)噪，歐尚的表面壓力分布測(cè)量也主要是對(duì)這個(gè)部位進(jìn)行不斷的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)。測(cè)試時(shí)，工程團(tuán)隊(duì)同樣要對(duì)不同風(fēng)速、不同偏置角度下的車外風(fēng)噪數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析。

3/車內(nèi)風(fēng)噪實(shí)驗(yàn)

　　說(shuō)完了車外風(fēng)噪，那么對(duì)于駕駛者來(lái)說(shuō)，真正傳入車內(nèi)的風(fēng)噪有多少，對(duì)人的影響有多大，這才是最實(shí)際的，所以車內(nèi)風(fēng)噪的實(shí)驗(yàn)更是和乘坐舒適性息息相關(guān)，測(cè)量的目的在于識(shí)別車內(nèi)風(fēng)噪噪聲源以及評(píng)估車內(nèi)風(fēng)噪水平。那么在車內(nèi)風(fēng)噪實(shí)驗(yàn)階段，工程師們常會(huì)使用到球形陣列、人工頭測(cè)量和傳聲器測(cè)量，當(dāng)然也會(huì)親身坐入車內(nèi)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。

　　因?yàn)槲覀兌贾�道，人耳�?duì)于聲音的敏感度雖然沒(méi)有儀器那么高，但對(duì)于不同頻率和聲音，其通過(guò)耳朵進(jìn)入大腦后所產(chǎn)生的感觀是完全不同的。舉個(gè)例子，高音量的音樂(lè)一定比低頻的噪音要更容易讓人接受，這很容易讓人理解吧？所以車內(nèi)風(fēng)噪測(cè)試不單單是要保證風(fēng)噪低，而是要讓駕乘人員在乘坐時(shí)也不會(huì)對(duì)噪音感到惱人，這就是主觀評(píng)價(jià)的重要性。

　　實(shí)際測(cè)量的時(shí)候，儀器的測(cè)量和人工主觀評(píng)價(jià)會(huì)同步進(jìn)行，其中球形陣列可以有效定位儀表臺(tái)中間處的噪聲聲源，人工頭和傳聲器用來(lái)模擬不同位置上駕乘人員可以接收到的一切聲源，而工程師團(tuán)隊(duì)的“金耳朵”們則會(huì)被“關(guān)”在車內(nèi)好幾個(gè)小時(shí)來(lái)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，這是一個(gè)非常痛苦和難熬的階段，但也是一款車輛在用心開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可避免的階段。

■ 編輯總結(jié):

　　在結(jié)束之前想說(shuō)的是，由于所有的測(cè)試數(shù)據(jù)均為商業(yè)機(jī)密，所以我們無(wú)法通過(guò)結(jié)論數(shù)據(jù)來(lái)為大家進(jìn)一步展現(xiàn)，實(shí)在抱歉。而通過(guò)風(fēng)洞中心的反復(fù)測(cè)試，長(zhǎng)安歐尚在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)自身產(chǎn)品也進(jìn)行了不斷的技術(shù)升級(jí)，其光是NVH這塊就已經(jīng)進(jìn)行了20多項(xiàng)改進(jìn)，其中更是有14個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了重點(diǎn)突破，廠家對(duì)這臺(tái)新車研發(fā)過(guò)程中的努力可謂是用心良苦。

　　或許有的朋友會(huì)問(wèn)，一臺(tái)車的噪音表現(xiàn)如何，不是還要取決于車身組裝品質(zhì)、車內(nèi)用料等方面嗎？我們也就這個(gè)問(wèn)題咨詢了王工程師，對(duì)方告訴我們確實(shí)是這樣的，而且也同樣重要。不過(guò)既然來(lái)到了風(fēng)洞，我們的目的就是把風(fēng)阻系數(shù)和風(fēng)噪兩方面盡可能做到最好，車輛的開(kāi)發(fā)畢竟是一個(gè)整體的工程，只有在單一項(xiàng)目上都盡力做到成本允許內(nèi)的最佳水準(zhǔn)，整車的水平才會(huì)有質(zhì)的提升。正是這種全力以赴把產(chǎn)品做好的精神，讓我們對(duì)歐尚這款車充滿了期待，可以透露的是在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)我們仔細(xì)查看了這臺(tái)已接近量產(chǎn)的測(cè)試車，確實(shí)非常的棒。新車將在8月份正式上市，廠家所作的努力到底會(huì)否轉(zhuǎn)化為用戶的滿意度，到時(shí)就會(huì)揭曉。（文/圖/攝 汽車之家 黃正橋）

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借力無(wú)形間 圖說(shuō)概念之空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)
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