[汽車(chē)之家 技術(shù)體驗(yàn)] 這是一篇純粹的技術(shù)體驗(yàn)文章,所以我就直接開(kāi)門(mén)見(jiàn)山了。最近在中國(guó)品牌里有一件大事,主角就是剛發(fā)布不久的榮威i6。上汽號(hào)稱(chēng)這款新車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)已經(jīng)做到了0.25,這個(gè)數(shù)據(jù)在中國(guó)傳統(tǒng)能源汽車(chē)領(lǐng)域里目前排名第一,全球排名第五。不過(guò)看多了PPT造車(chē),聽(tīng)多了不靠譜的吹牛,這一回上汽拿出的是真實(shí)數(shù)據(jù)嗎?于是我們決定玩?zhèn)大的,不僅要讓上汽的工程師給我們好好講講i6的空氣動(dòng)力學(xué)是怎么設(shè)計(jì)的,還得拿量產(chǎn)車(chē)在風(fēng)洞里現(xiàn)場(chǎng)吹給我們看,當(dāng)場(chǎng)拿成績(jī)說(shuō)話。
■ 為什么突然開(kāi)始聊風(fēng)阻系數(shù)了?
這是我們開(kāi)門(mén)見(jiàn)山的問(wèn)題,中國(guó)品牌聊配置、聊空間、聊設(shè)計(jì)、聊做工用料,現(xiàn)在為什么突然開(kāi)始聊風(fēng)阻系數(shù)了?上汽設(shè)計(jì)總監(jiān),我們的老熟人邵景峰一語(yǔ)道破天機(jī):“空氣動(dòng)力學(xué)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展緩慢的原因,主要是國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)空氣動(dòng)力學(xué)課程的學(xué)院太少,可能就只有吉林大學(xué),很多車(chē)企對(duì)這塊的投入也并不大。而且我們這些設(shè)計(jì)師都不是工程專(zhuān)業(yè)出身的,空氣動(dòng)力學(xué)是個(gè)非常復(fù)雜和枯燥的東西,所以一聽(tīng)到這個(gè)內(nèi)容,上課就要睡覺(jué)了……(笑)”
但實(shí)際上,國(guó)外對(duì)于空氣動(dòng)力學(xué)的研究一直以來(lái)都放在一個(gè)很高的優(yōu)先級(jí)上,基本上全球排名前幾位的車(chē)企也基本都擁有自己的風(fēng)洞。盡管這玩意兒造價(jià)是天價(jià),但大家仍然爭(zhēng)先恐后的去建,原因就是空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)于任何工業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都真的太重要了。怎么個(gè)重要法呢?摩天大樓能否再大風(fēng)中屹立不倒,你的愛(ài)車(chē)跑的穩(wěn)不穩(wěn),油耗高不高,都和空氣動(dòng)力學(xué)有著密切的關(guān)系。
歷史上有個(gè)最著名的案例講述了不重視空氣動(dòng)力學(xué)的慘痛教訓(xùn),那就是美國(guó)“塔科馬大橋的困惑”。這座著名的海峽吊橋在設(shè)計(jì)之初就因?yàn)楸话l(fā)現(xiàn)橋面波浪狀運(yùn)動(dòng)已使一些建筑工人暈海,人們對(duì)它的安全問(wèn)題很擔(dān)心。但塔科馬大橋還是通車(chē)使用了,并被稱(chēng)這種運(yùn)動(dòng)對(duì)橋的結(jié)構(gòu)有益。通車(chē)使用后,司機(jī)駕車(chē)在橋上會(huì)見(jiàn)到車(chē)的前端上下起伏,有的司機(jī)不敢走這個(gè)橋,繞道而行,也有公眾會(huì)集到橋旁,把看這座橋當(dāng)成娛樂(lè)。
1940年11月7日,在風(fēng)中振顫了幾個(gè)月的塔科馬大橋,在風(fēng)力作用下,由于沒(méi)有足夠的孔洞讓風(fēng)從中穿過(guò),最終導(dǎo)致橋面扭曲變形過(guò)大,轟然倒塌。值得一提的是,后來(lái)設(shè)計(jì)師的母校買(mǎi)下了塌橋的鋼鐵,并打成了一枚枚戒指,發(fā)給每個(gè)在校學(xué)生以示忠告。
所以接下來(lái)也就很好理解了,空氣動(dòng)力學(xué)做的越好的車(chē),風(fēng)阻當(dāng)然也就越小。那么風(fēng)阻是怎么算出來(lái)的呢?其實(shí)我也不知道,就和你問(wèn)我為何1+1=2一樣,無(wú)法求證。但是,風(fēng)阻的計(jì)算則是有現(xiàn)成公式可以套用的,我們?cè)诟咧形锢碇卸冀佑|過(guò),建立這個(gè)公式的大神名叫伯努利,而這個(gè)公式也很好記,就叫“伯努利公式”(為了方便記憶,你可以叫他“白努力公式”):
當(dāng)然了,這是一個(gè)理論值的運(yùn)算公式,實(shí)際測(cè)試的時(shí)候當(dāng)然還會(huì)有更多的不確定因素引入。但是從這個(gè)基礎(chǔ)公式中我們也不難發(fā)現(xiàn),在同樣的車(chē)速下,空氣密度是一定的,同級(jí)別車(chē)型的正投影面積其實(shí)也差不多,所以真正影響到風(fēng)阻大小的就是風(fēng)阻系數(shù)。通過(guò)實(shí)際測(cè)算,車(chē)速100km/h的時(shí)候,大概有60%的動(dòng)力輸出都被用來(lái)抵抗風(fēng)阻,這也是為什么各大廠家要在降低車(chē)輛風(fēng)阻系數(shù)上花大功夫的原因。
另一個(gè)數(shù)據(jù)則是風(fēng)阻系數(shù)和油耗的關(guān)系,對(duì)于傳統(tǒng)能源汽車(chē)來(lái)說(shuō),目前國(guó)際上認(rèn)可度較高的說(shuō)法是風(fēng)阻系數(shù)每降低10%,油耗能夠下降3%;而對(duì)于新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō),風(fēng)阻系數(shù)降低0.02,行駛里程就可以增加3km;所以汽車(chē)造型近百年的發(fā)展,也就是在為了降低一個(gè)又一個(gè)0.01Cd而努力。這其中三個(gè)值得紀(jì)念的車(chē)型分別是以下三款:
1.1982年第三代AUDI 100:第一臺(tái)風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到0.3的量產(chǎn)車(chē)
2.1999年P(guān)ASSAT B5:首款強(qiáng)調(diào)風(fēng)阻系數(shù)重要性的國(guó)產(chǎn)轎車(chē),風(fēng)阻系數(shù)僅為0.28
3.2016年BMW NEXT 100 Conecpt:截止到目前為止全球最佳氣動(dòng)性能車(chē),風(fēng)阻系數(shù)為0.18
■ 榮威i6的0.25Cd處于什么水準(zhǔn)?如何證明?結(jié)論如何?
說(shuō)到榮威i6的風(fēng)阻系數(shù)0.25大概在什么水準(zhǔn),如果刨去未上市的概念車(chē)和新能源汽車(chē)(后者對(duì)進(jìn)氣的要求有限,設(shè)計(jì)上自由度更高),那么榮威i6目前在傳統(tǒng)能源汽車(chē)中排名是全球第五,排在它前面的分別是奔馳CLA(0.22Cd)、寶馬5系(0.22Cd)、奔馳E級(jí)(0.23Cd)、奧迪A4(0.23Cd)。這其中也不難看出德系老牌豪華車(chē)企,尤其是奔馳,在空氣動(dòng)力學(xué)方面的造詣之高。
那怎么證明這個(gè)數(shù)據(jù)是靠譜的呢?這是開(kāi)頭我們就提到過(guò)的,也很簡(jiǎn)單,拉去風(fēng)洞做測(cè)試!就在上汽集團(tuán)所在地嘉定,正是我國(guó)第一個(gè)也是最大整車(chē)級(jí)風(fēng)洞試驗(yàn)場(chǎng)的所在地。2009年,同濟(jì)大學(xué)耗資接近5個(gè)億建造了擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“上海地面交通工具風(fēng)洞中心”,它包括了2座汽車(chē)整車(chē)風(fēng)洞(氣動(dòng)聲學(xué)和熱環(huán)境)和1個(gè)汽車(chē)造型/加工/設(shè)備維護(hù)中心。
參數(shù)方面,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,是國(guó)際上同等大小汽車(chē)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(chē)輛行駛工況。
所以,在這里實(shí)測(cè)i6的風(fēng)阻系數(shù)到底是否像宣傳的那么牛X,自然是再合適不過(guò)了。當(dāng)然了,在這里測(cè)試的價(jià)格也是不菲,1分鐘大概就要400人民幣左右,既是如此,同濟(jì)風(fēng)洞中心還是常年被各大廠家早早預(yù)定掉,這也導(dǎo)致了我們只能在夜間來(lái)進(jìn)行很短時(shí)間的測(cè)試。
測(cè)試環(huán)境當(dāng)然也不是隨隨便便定的,現(xiàn)階段風(fēng)阻系數(shù)的測(cè)試都使用穩(wěn)定的/固定的風(fēng)速(140km/h)、對(duì)應(yīng)風(fēng)速的邊界層抽吸、地面移動(dòng)帶和車(chē)輪轉(zhuǎn)速,來(lái)模擬車(chē)輛在實(shí)際工況中對(duì)應(yīng)的平直路線行駛狀態(tài)。車(chē)輛的負(fù)重狀態(tài)則模擬為前排兩名75kg乘客和后排一名75kg乘客狀態(tài),所以我們會(huì)看到車(chē)輛的懸架會(huì)呈現(xiàn)出被壓縮的狀態(tài)。這一點(diǎn)不同的廠家可能會(huì)有不同的設(shè)定,也有模擬三名70kg乘客的,但據(jù)工程師介紹,誤差也就在幾個(gè)count左右,基本上是可以被忽視的。(1count=0.001Cd)
很快的,最終的測(cè)試結(jié)果出爐,風(fēng)洞控制室的顯示屏上跳出的三組數(shù)據(jù)清楚的表明:我們測(cè)試的這臺(tái)榮威i6 18T(1.0T)車(chē)型的風(fēng)阻系數(shù)在0.2497-0.2517之間,最大誤差在1個(gè)count左右,完全符合廠家所宣傳的0.25Cd的數(shù)值。那么接下來(lái)的問(wèn)題也就拋出來(lái)了,如此漂亮的數(shù)據(jù)背后,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和工程團(tuán)隊(duì)到底是如何做到的呢?
■ 榮威i6到底隱藏著多少工程設(shè)計(jì)亮點(diǎn)?
所謂的工程設(shè)計(jì)亮點(diǎn),其實(shí)真正是做到了設(shè)計(jì)和工程之間的相輔相成,用邵景峰的話說(shuō),“工程和設(shè)計(jì)之間一定是同步進(jìn)行、緊密相關(guān)的。如果是定型了之后再去搞空氣動(dòng)力學(xué),已經(jīng)來(lái)不及了!彼猿酥拔覀兘(jīng)常提到的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之外,這里就不得不提常年在背后默默工作的工程團(tuán)隊(duì)了。
上汽集團(tuán)的流體技術(shù)組隸屬于整車(chē)集成部,伴隨著乘用車(chē)公司成立于2002年,現(xiàn)如今整個(gè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)共有15人,其中12人為碩士或博士學(xué)歷,4人工作經(jīng)驗(yàn)達(dá)10年以上。在項(xiàng)目開(kāi)始之初,團(tuán)隊(duì)就對(duì)全球風(fēng)阻成績(jī)最頂級(jí)的幾款車(chē)型進(jìn)行了深入研究,例如在英國(guó)米拉風(fēng)洞和法國(guó)S2A風(fēng)洞對(duì)標(biāo)研究了奔馳CLA、奔馳C220,又在同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞研究了奧迪A4L、特斯拉Model S和普銳斯等等。這個(gè)過(guò)程不單是一個(gè)研究的過(guò)程,也是團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)吸收海外技術(shù)并繼而向其發(fā)起挑戰(zhàn)的過(guò)程,它耗費(fèi)了大量的時(shí)間、人力以及財(cái)力,總計(jì)投入超過(guò)1000萬(wàn)。
而實(shí)車(chē)的開(kāi)發(fā)過(guò)程同樣要支出大量的人力和時(shí)間成本,榮威i6的空氣動(dòng)力學(xué)開(kāi)發(fā)流程要簡(jiǎn)單的分為4個(gè)過(guò)程,分別是:概念設(shè)計(jì)、1:3縮比油泥模型測(cè)試、1:1等比例模型測(cè)試和試制樣車(chē)/量產(chǎn)車(chē)測(cè)試。在這個(gè)過(guò)程中,工程師們通常先使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬數(shù)值風(fēng)洞仿真測(cè)試,原因很簡(jiǎn)單,用計(jì)算機(jī)模擬成本低一些,這也是全球車(chē)廠共同的做法。
在計(jì)算機(jī)上得到一個(gè)大致的理論結(jié)果之后,然后工程團(tuán)隊(duì)才會(huì)進(jìn)入真正的風(fēng)動(dòng)進(jìn)行論證。事實(shí)證明,往往計(jì)算機(jī)上模擬的很好的方案,到了現(xiàn)實(shí)中卻還有很大的改進(jìn)空間,因此兩種測(cè)試通常都在不斷的交替進(jìn)行之中,根據(jù)得出的結(jié)果修改再修改。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù),單是i6一款車(chē)型,虛擬風(fēng)洞仿真分析的次數(shù)就超過(guò)了1000次,而真實(shí)風(fēng)洞的測(cè)試時(shí)間則超過(guò)了250小時(shí),期間方案的修改優(yōu)化更是不計(jì)其數(shù)。
如今我們看到的榮威i6量產(chǎn)車(chē)型,就已然是最終的定型方案了。如果要把這臺(tái)車(chē)身上有關(guān)空氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行一一分析的話,就不得不從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考量:1.氣流貼附 2.氣流切割 3.整體優(yōu)化。
1/氣流貼附
氣流貼附,顧名思義,就是讓氣流盡可能的緊貼車(chē)身表面流動(dòng)。我們都知道越是圓潤(rùn)光滑的表面,氣流的運(yùn)動(dòng)速度越快,而氣流跑的越快,就代表著風(fēng)阻越小。所以我們看到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為榮威i6打造了一個(gè)寬大的弧形車(chē)頭,這樣的設(shè)計(jì)不僅耐看,同時(shí)當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)車(chē)頭的時(shí)候,也能夠有一個(gè)順滑的分流。車(chē)頭采用了低風(fēng)阻的設(shè)計(jì),包括進(jìn)氣格柵在內(nèi)的各個(gè)迎風(fēng)角度上都兼顧了行人碰撞和迎風(fēng)面積,在這其中取了一個(gè)比較平衡的值。
“霧燈”位置的隔板和保險(xiǎn)杠邊緣間的厚度做的很薄,斷面的曲率經(jīng)過(guò)調(diào)整后起到了導(dǎo)流的作用。A柱被設(shè)計(jì)的傾斜度很高,而且仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)A柱中央有一條明顯的折線,這也是斷面曲率調(diào)整后的結(jié)果,使得A柱能夠更貼合玻璃的角度,氣動(dòng)性能更好,風(fēng)阻自然也會(huì)更低。
輪圈造型也很講究,理論上來(lái)說(shuō)完全不開(kāi)孔的輪圈風(fēng)阻是最低的,“所以我們經(jīng)常看到車(chē)展上的概念車(chē),輪圈是全部封起來(lái)的,甚至我們看到過(guò)一些更前衛(wèi)的概念車(chē)上,他的輪圈條幅間距是可調(diào)的!痹O(shè)計(jì)總監(jiān)邵景峰介紹說(shuō),“但實(shí)際量產(chǎn)的時(shí)候由于要考慮到重量、美觀和散熱等多方面因素,當(dāng)然還有成本,所以肯定不會(huì)設(shè)計(jì)成概念車(chē)的樣子。”榮威i6根據(jù)不同配置的車(chē)型共有兩款不同造型的輪圈,但它們之間實(shí)測(cè)的風(fēng)阻系數(shù)差異不到1count,基本不會(huì)對(duì)車(chē)輛整體的風(fēng)阻系數(shù)造成影響。
2/氣流切割
理論上來(lái)說(shuō),水滴形的車(chē)身設(shè)計(jì)是最有利于氣流貼附的,歷史上也確實(shí)出現(xiàn)過(guò)很多水滴形設(shè)計(jì)的汽車(chē),比如最著名的1959年創(chuàng)造時(shí)速410.5公里世界紀(jì)錄的MG EX181。所以曾經(jīng)的人們真的一直認(rèn)為,車(chē)尾做的越尖,動(dòng)氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)就越好,但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)并不是這樣。
按照理論公式設(shè)計(jì)出來(lái)的水滴造型汽車(chē),或者就像EX181那樣只能乘坐一個(gè)人,而如果要保證后排的乘坐空間,就要把車(chē)位設(shè)計(jì)的很長(zhǎng)很長(zhǎng),才能達(dá)到工程師想要的空氣動(dòng)力學(xué)目標(biāo),那顯然不切實(shí)際。所以那個(gè)年代就誕生了很多的所謂流線型的汽車(chē),車(chē)身線條看起來(lái)很漂亮,給人風(fēng)阻很低的視覺(jué)效果,然而后來(lái)人們把這些車(chē)放到風(fēng)洞里一吹就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了?此破交能(chē)尾線條卻無(wú)法避免因氣流無(wú)法迅速分離車(chē)體而導(dǎo)致的能量損耗,換言之,風(fēng)阻一點(diǎn)都不小。
好在不久之后,汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展史上一件里程碑式的事件就誕生了,有工程師無(wú)意中發(fā)現(xiàn),把水滴形車(chē)身的尾部斷掉,和沒(méi)斷效果是一樣的,甚至斷的越利落,空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)還越好。其原理就是氣流能夠在車(chē)尾高速分離,使尾部產(chǎn)生一個(gè)低速的渦,而低速渦又產(chǎn)生高壓,推動(dòng)汽車(chē)向前。目前全世界對(duì)于這一設(shè)計(jì)理解的最透徹,貫徹的最到位的就是最新款豐田普銳斯,其斷尾式設(shè)計(jì)讓人印象深刻,并且風(fēng)阻系數(shù)僅有0.24,當(dāng)然也確實(shí)有不少消費(fèi)者詬病其造型讓人難以接受。
扯遠(yuǎn)了,讓我們?cè)倩氐綐s威i6上來(lái),F(xiàn)在我們知道了氣流切割對(duì)于降低風(fēng)阻來(lái)說(shuō)非常重要的,所以在榮威i6的車(chē)尾就可以看到許多類(lèi)似的設(shè)計(jì)。例如尾部后翼子板和尾燈組成的氣流分離面,在這里可以看到一處銳利的鋒邊。氣動(dòng)工程師左輝輝告訴我們,其實(shí)設(shè)計(jì)師希望車(chē)尾能夠做的盡可能平滑,但是從空氣動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)說(shuō),這條棱線有助于氣流在這里迅速的分離車(chē)體。
C柱和行李廂的夾角,C柱與后翼子板側(cè)面的夾角,都經(jīng)過(guò)了不斷的優(yōu)化,使形面的過(guò)度盡可能的平滑。尾部的細(xì)微上翹其實(shí)也是根據(jù)車(chē)頂和后風(fēng)擋的角度經(jīng)過(guò)精確測(cè)算的,它所形成的一個(gè)向下的壓力可以抵消車(chē)尾的升力。同時(shí)盡可能向外延伸,之后又反切的設(shè)計(jì),同樣讓氣流在車(chē)尾部迅速得到分離,產(chǎn)生對(duì)風(fēng)阻有力的低速渦,提升車(chē)尾的負(fù)壓。如果仔細(xì)觀察,你會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)在榮威i6上,后備廂上沿才是最突出的位置,而非保險(xiǎn)杠,這一設(shè)計(jì)也是處于空氣動(dòng)力學(xué)所做的考量。
此外,后保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)需求則與前保險(xiǎn)杠正好相反。還是這個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)師希望后保險(xiǎn)杠也能夠做的圓潤(rùn)美觀,工程師的思路卻最好是棱角分明、前圓后方,當(dāng)然這是很難實(shí)現(xiàn)的。所以開(kāi)玩笑的時(shí)候左輝輝說(shuō),所有的氣動(dòng)工程師都喜歡凱迪拉克的鉆石切割車(chē)尾,但每個(gè)品牌的設(shè)計(jì)語(yǔ)言都不一樣,所以很多時(shí)候就設(shè)計(jì)和工程兩方面就需要各做一些妥協(xié)。
當(dāng)然了,妥協(xié)之余,工程團(tuán)隊(duì)也會(huì)想更多的辦法在尾部再做一些幫助氣流快速分離的措施,比如車(chē)尾部的引流版,工程團(tuán)隊(duì)同樣要求設(shè)計(jì)師在底部做出一條折線,用來(lái)幫助車(chē)底的氣流快速的分離出去。
3/整體優(yōu)化
在做氣動(dòng)性設(shè)計(jì)的時(shí)候,不可能只單獨(dú)考慮一個(gè)方面。有了流線型的車(chē)頭,有了切分的車(chē)尾,風(fēng)阻就可以變小了嗎?其實(shí)也未必,更多的還是需要工程團(tuán)隊(duì)在細(xì)節(jié)上進(jìn)行優(yōu)化。整個(gè)榮威i6項(xiàng)目的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是按照階段開(kāi)發(fā)要求來(lái)做的,前期主要優(yōu)化車(chē)身外造型設(shè)計(jì),后期重點(diǎn)優(yōu)化系統(tǒng)間的氣動(dòng)干涉問(wèn)題。
在250多個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)中,車(chē)身外造型的重點(diǎn)區(qū)域優(yōu)化了如前保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、后視鏡、A柱、頂蓋、C柱、后保險(xiǎn)杠等等,干涉問(wèn)題的優(yōu)化主要包括輪胎擾流板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙流動(dòng)、下車(chē)體護(hù)板等。優(yōu)化的主旨都是通過(guò)減少分離產(chǎn)生的能量耗散來(lái)降低風(fēng)阻系數(shù),同時(shí)也降低了氣動(dòng)噪聲源。我挑一些重點(diǎn)的優(yōu)化項(xiàng)目給大家細(xì)講。
首先是上汽自主研發(fā)的AGS主動(dòng)進(jìn)氣格柵,這是上汽首次在量產(chǎn)車(chē)型上使用這項(xiàng)技術(shù),而同級(jí)別的車(chē)型中,以往我們只是在一些合資車(chē)型上才會(huì)見(jiàn)到這項(xiàng)配置。AGS在低溫狀態(tài)下是關(guān)閉的,可以快速的提高發(fā)動(dòng)機(jī)水溫,而在高速工況下AGS也會(huì)關(guān)閉,這樣可以降低大概6%的整車(chē)風(fēng)阻。實(shí)測(cè)的結(jié)果顯示,AGS關(guān)閉后90km/h的等速工況下,可以降低0.016Cd的整車(chē)風(fēng)阻,百公里大概節(jié)約0.3L汽油。
此外,AGS最大的設(shè)計(jì)難點(diǎn)并不是硬件,而在于其開(kāi)閉策略的制定,這與車(chē)輛的速度、外界環(huán)境溫度、濕度、水溫以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等都有關(guān)聯(lián)。榮威i6的AGS系統(tǒng)共分為了11個(gè)擋位,標(biāo)定這些擋位的開(kāi)閉邏輯也耗費(fèi)了不少時(shí)間。同時(shí),我們可以看到前進(jìn)氣格柵的開(kāi)口并不是做的越大越好,而是在保證進(jìn)氣量的前提下,和AGS的寬度做了匹配,而AGS格柵的兩側(cè)還做了密封處理,防止空氣正面沖擊發(fā)動(dòng)機(jī)艙,產(chǎn)生影響風(fēng)阻的紊流。
A柱集水條的風(fēng)阻優(yōu)化也是中國(guó)品牌車(chē)型里比較少見(jiàn)的,之前類(lèi)似的設(shè)計(jì)多見(jiàn)于大眾的一些車(chē)型。通過(guò)集水條與前風(fēng)擋之間的凹槽設(shè)計(jì),可以有效的約束A柱氣流,減少無(wú)序的氣流分離,大概可以降低約1.2%的風(fēng)阻,90km/h等速油耗可以降低1%左右。同時(shí),這樣的設(shè)計(jì)還可以防止雨水飛濺影響側(cè)窗的視野,一定程度上又提高了行車(chē)安全性。
后視鏡風(fēng)阻系數(shù)早先公布的是0.01,量產(chǎn)之后被優(yōu)化到了0.009,這一數(shù)值已經(jīng)和奔馳CLA的后視鏡處于同一水準(zhǔn)上了。有人說(shuō)為什么后視鏡不放在門(mén)上,而要放在三角窗的位置?左輝輝給我們解釋到,由于每款車(chē)型的設(shè)計(jì)不同,所以后視鏡放在什么位置上,其實(shí)是有講究的。他們也嘗試過(guò)把后視鏡放在門(mén)上,但是氣動(dòng)效果并沒(méi)有放在三角窗來(lái)的好。
整個(gè)后視鏡的零件設(shè)計(jì)周期超過(guò)了一年,期間團(tuán)隊(duì)不斷的對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。我們可以看到現(xiàn)有的后視鏡不僅數(shù)據(jù)優(yōu)秀,而且造型也非常漂亮,氣流在經(jīng)過(guò)后視鏡的時(shí)候會(huì)往里收,而不是往外擴(kuò),這樣的設(shè)計(jì)有利于減小流向尾部的渦流。后視鏡的基座被做的很薄,并且迎風(fēng)面呈現(xiàn)錐形的造型,上下沿的傾斜角度也是經(jīng)過(guò)測(cè)算之后的結(jié)果。
在后視鏡的設(shè)計(jì)過(guò)程中有一個(gè)小插曲,現(xiàn)在我們?cè)诹慨a(chǎn)車(chē)的后視鏡上可以見(jiàn)到一條細(xì)小的棱線,而當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的時(shí)候其實(shí)是沒(méi)有的。在做風(fēng)洞測(cè)試的時(shí)候,當(dāng)車(chē)速達(dá)到約80km/h,之前的后視鏡就會(huì)產(chǎn)生很大的風(fēng)噪。這個(gè)問(wèn)題一度讓工程師們束手無(wú)措,即使是后來(lái)請(qǐng)來(lái)了保時(shí)捷的氣動(dòng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)尋求幫助,對(duì)方也僅僅是能將問(wèn)題的范圍縮小至后視鏡罩的上沿。最后,還是經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的造型微調(diào)之后,才找到了這個(gè)看似微不足道卻十分有效的解決方案——將后視鏡棱線上沿抬升1mm。
輪拱的造型上也有講究,一個(gè)良好的氣動(dòng)設(shè)計(jì),需要在氣流通過(guò)輪拱前端的時(shí)候,能夠被成功的引導(dǎo)并繞過(guò)車(chē)輪。“我們經(jīng)常見(jiàn)到有些車(chē)輛,尤其是改裝車(chē),會(huì)出于美觀,或者是為了操控而犧牲一些氣動(dòng)性的讓車(chē)輪凸出車(chē)身之外,其實(shí)這樣是會(huì)增加風(fēng)阻的。對(duì)于家用車(chē)來(lái)說(shuō),車(chē)輪還是需要盡量的藏在車(chē)身內(nèi)部一些,或者與邊緣齊平也是可以的!弊筝x輝說(shuō)。
最后則是車(chē)底的優(yōu)化,榮威i6在早期建立1:1等比例模型的階段就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)底盤(pán)進(jìn)行全方位覆蓋測(cè)試了。而在最終量產(chǎn)之后,i6也是不惜成本的標(biāo)配了全覆蓋底盤(pán)護(hù)板。這里有兩個(gè)關(guān)鍵詞,分別是NACA DUCT技術(shù)和高爾夫球形曲面技術(shù)。前者是一種由前美國(guó)國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)(NACA,NASA的前身)開(kāi)發(fā)的進(jìn)氣口造型,具體原理就不解釋了,目的就是可以幫助進(jìn)氣順暢,減小風(fēng)阻。而在i6的車(chē)頭護(hù)板上,可以見(jiàn)到多出使用NACA DUCT技術(shù)的地方。
而在靠后方的車(chē)身護(hù)板上,參考的又是高爾夫球表面凹坑的這樣一個(gè)設(shè)計(jì)。其實(shí)最早的高爾夫球都是光面設(shè)計(jì)的,但是打起來(lái)的時(shí)候會(huì)發(fā)飄,后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)有一些用過(guò)的高爾夫球,表面有很多小凹坑之后,打出去反而會(huì)好控制很多。結(jié)果根據(jù)測(cè)算,光滑的表面雖然可以加速氣流的通過(guò)速度,但是穩(wěn)定性上卻不是特別好。放到車(chē)輛的底盤(pán)上來(lái),它和車(chē)身就有所不同了。車(chē)輛的底盤(pán)不僅需要?dú)饬魍ㄟ^(guò)速度快,更需要有很強(qiáng)的高速穩(wěn)定性。
于是我們看到榮威i6的車(chē)身護(hù)板也采用了類(lèi)似高爾夫球的曲面技術(shù),并且在兩側(cè)還有一些小的導(dǎo)流槽設(shè)計(jì),這樣的話就可以讓車(chē)輛在高速行駛的時(shí)候更加的穩(wěn)定。同時(shí)呢,雖然根據(jù)配置的不用,以及未來(lái)新能源車(chē)的布局考量,i6會(huì)有兩套不同的后懸架結(jié)構(gòu),但是因?yàn)檐?chē)身護(hù)板的末端又采用了反斜面優(yōu)化,剛好避免了氣流直接撞擊后懸架增加阻力。有了這樣完整的底盤(pán)護(hù)板之后,可以在90km/h等速環(huán)境下降低9.2%的風(fēng)阻和7.3%的油耗。
另外還有一些細(xì)小的優(yōu)化,比如前進(jìn)氣格柵鍍鉻飾條的弧度設(shè)計(jì)、空調(diào)新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口的布局、B柱和C柱超薄貼面、備胎倉(cāng)等區(qū)域的氣流管理等,實(shí)際整車(chē)上幾乎處處都涉及到空氣動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化,這里也就不再多做介紹了。
編輯點(diǎn)評(píng):
寫(xiě)了那么多之后,我真的不知道編輯點(diǎn)評(píng)還能寫(xiě)點(diǎn)什么,這是實(shí)話……在驗(yàn)證榮威i6的風(fēng)阻系數(shù)以及和上汽工程師的交流中,可以感受到對(duì)方十足的誠(chéng)意和對(duì)產(chǎn)品的高度自信,0.25Cd也不是終點(diǎn),據(jù)說(shuō)之后的產(chǎn)品還會(huì)有更出色的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。文章結(jié)尾處是上汽流體技術(shù)組負(fù)責(zé)空氣動(dòng)力學(xué)的工程師左輝輝在對(duì)話結(jié)束后給我們發(fā)來(lái)的拿手機(jī)錄制的原創(chuàng)講解視頻,我們經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的剪輯之后將它貼在下邊,有興趣的朋友可以點(diǎn)開(kāi)播放,還是很漲姿勢(shì)的。而這一期的上汽榮威i6風(fēng)洞測(cè)試和技術(shù)分享文章也就到這里了,各位下次再見(jiàn)。(文/圖/攝 汽車(chē)之家 黃正橋 視頻后期/劉巍。
以下是上汽工程師左輝輝原創(chuàng)空氣動(dòng)力學(xué)講解視頻——
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