[汽車之家 技術(shù)體驗] 這是一篇純粹的技術(shù)體驗文章,所以我就直接開門見山了。最近在中國品牌里有一件大事,主角就是剛發(fā)布不久的榮威i6。上汽號稱這款新車的風(fēng)阻系數(shù)已經(jīng)做到了0.25,這個數(shù)據(jù)在中國傳統(tǒng)能源汽車領(lǐng)域里目前排名第一,全球排名第五。不過看多了PPT造車,聽多了不靠譜的吹牛,這一回上汽拿出的是真實數(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的空氣動力學(xué)是怎么設(shè)計的,還得拿量產(chǎn)車在風(fēng)洞里現(xiàn)場吹給我們看,當(dāng)場拿成績說話。
■ 為什么突然開始聊風(fēng)阻系數(shù)了?
這是我們開門見山的問題,中國品牌聊配置、聊空間、聊設(shè)計、聊做工用料,現(xiàn)在為什么突然開始聊風(fēng)阻系數(shù)了?上汽設(shè)計總監(jiān),我們的老熟人邵景峰一語道破天機(jī):“空氣動力學(xué)在國內(nèi)的發(fā)展緩慢的原因,主要是國內(nèi)開設(shè)專門空氣動力學(xué)課程的學(xué)院太少,可能就只有吉林大學(xué),很多車企對這塊的投入也并不大。而且我們這些設(shè)計師都不是工程專業(yè)出身的,空氣動力學(xué)是個非常復(fù)雜和枯燥的東西,所以一聽到這個內(nèi)容,上課就要睡覺了……(笑)”
但實際上,國外對于空氣動力學(xué)的研究一直以來都放在一個很高的優(yōu)先級上,基本上全球排名前幾位的車企也基本都擁有自己的風(fēng)洞。盡管這玩意兒造價是天價,但大家仍然爭先恐后的去建,原因就是空氣動力學(xué)對于任何工業(yè)設(shè)計來說都真的太重要了。怎么個重要法呢?摩天大樓能否再大風(fēng)中屹立不倒,你的愛車跑的穩(wěn)不穩(wěn),油耗高不高,都和空氣動力學(xué)有著密切的關(guān)系。
歷史上有個最著名的案例講述了不重視空氣動力學(xué)的慘痛教訓(xùn),那就是美國“塔科馬大橋的困惑”。這座著名的海峽吊橋在設(shè)計之初就因為被發(fā)現(xiàn)橋面波浪狀運動已使一些建筑工人暈海,人們對它的安全問題很擔(dān)心。但塔科馬大橋還是通車使用了,并被稱這種運動對橋的結(jié)構(gòu)有益。通車使用后,司機(jī)駕車在橋上會見到車的前端上下起伏,有的司機(jī)不敢走這個橋,繞道而行,也有公眾會集到橋旁,把看這座橋當(dāng)成娛樂。
1940年11月7日,在風(fēng)中振顫了幾個月的塔科馬大橋,在風(fēng)力作用下,由于沒有足夠的孔洞讓風(fēng)從中穿過,最終導(dǎo)致橋面扭曲變形過大,轟然倒塌。值得一提的是,后來設(shè)計師的母校買下了塌橋的鋼鐵,并打成了一枚枚戒指,發(fā)給每個在校學(xué)生以示忠告。
所以接下來也就很好理解了,空氣動力學(xué)做的越好的車,風(fēng)阻當(dāng)然也就越小。那么風(fēng)阻是怎么算出來的呢?其實我也不知道,就和你問我為何1+1=2一樣,無法求證。但是,風(fēng)阻的計算則是有現(xiàn)成公式可以套用的,我們在高中物理中都接觸過,建立這個公式的大神名叫伯努利,而這個公式也很好記,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,這是一個理論值的運算公式,實際測試的時候當(dāng)然還會有更多的不確定因素引入。但是從這個基礎(chǔ)公式中我們也不難發(fā)現(xiàn),在同樣的車速下,空氣密度是一定的,同級別車型的正投影面積其實也差不多,所以真正影響到風(fēng)阻大小的就是風(fēng)阻系數(shù)。通過實際測算,車速100km/h的時候,大概有60%的動力輸出都被用來抵抗風(fēng)阻,這也是為什么各大廠家要在降低車輛風(fēng)阻系數(shù)上花大功夫的原因。
另一個數(shù)據(jù)則是風(fēng)阻系數(shù)和油耗的關(guān)系,對于傳統(tǒng)能源汽車來說,目前國際上認(rèn)可度較高的說法是風(fēng)阻系數(shù)每降低10%,油耗能夠下降3%;而對于新能源汽車來說,風(fēng)阻系數(shù)降低0.02,行駛里程就可以增加3km;所以汽車造型近百年的發(fā)展,也就是在為了降低一個又一個0.01Cd而努力。這其中三個值得紀(jì)念的車型分別是以下三款:
1.1982年第三代AUDI 100:第一臺風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到0.3的量產(chǎn)車
2.1999年P(guān)ASSAT B5:首款強(qiáng)調(diào)風(fēng)阻系數(shù)重要性的國產(chǎn)轎車,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性能車,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和新能源汽車(后者對進(jìn)氣的要求有限,設(shè)計上自由度更高),那么榮威i6目前在傳統(tǒng)能源汽車中排名是全球第五,排在它前面的分別是奔馳CLA(0.22Cd)、寶馬5系(0.22Cd)、奔馳E級(0.23Cd)、奧迪A4(0.23Cd)。這其中也不難看出德系老牌豪華車企,尤其是奔馳,在空氣動力學(xué)方面的造詣之高。
那怎么證明這個數(shù)據(jù)是靠譜的呢?這是開頭我們就提到過的,也很簡單,拉去風(fēng)洞做測試!就在上汽集團(tuán)所在地嘉定,正是我國第一個也是最大整車級風(fēng)洞試驗場的所在地。2009年,同濟(jì)大學(xué)耗資接近5個億建造了擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的“上海地面交通工具風(fēng)洞中心”,它包括了2座汽車整車風(fēng)洞(氣動聲學(xué)和熱環(huán)境)和1個汽車造型/加工/設(shè)備維護(hù)中心。
參數(shù)方面,氣動聲學(xué)風(fēng)洞噴口面積27㎡,試驗風(fēng)速可達(dá)250km/h,設(shè)有五帶移動地面系統(tǒng)和六分量測試天平,測試段背景噪聲在風(fēng)速140公里/小時時為65分貝,是國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,對應(yīng)試驗最大風(fēng)速200/100km/h,模擬溫度及相對濕度范圍分別為-20~+55℃和5~95%,并設(shè)有可變強(qiáng)度和角度的全光譜陽光模擬裝置以及雙軸驅(qū)動轉(zhuǎn)轂系統(tǒng),能模擬各種氣候條件和車輛行駛工況。
所以,在這里實測i6的風(fēng)阻系數(shù)到底是否像宣傳的那么牛X,自然是再合適不過了。當(dāng)然了,在這里測試的價格也是不菲,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進(jìn)行很短時間的測試。
測試環(huán)境當(dāng)然也不是隨隨便便定的,現(xiàn)階段風(fēng)阻系數(shù)的測試都使用穩(wěn)定的/固定的風(fēng)速(140km/h)、對應(yīng)風(fēng)速的邊界層抽吸、地面移動帶和車輪轉(zhuǎn)速,來模擬車輛在實際工況中對應(yīng)的平直路線行駛狀態(tài)。車輛的負(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),所以我們會看到車輛的懸架會呈現(xiàn)出被壓縮的狀態(tài)。這一點不同的廠家可能會有不同的設(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count左右,基本上是可以被忽視的。(1count=0.001Cd)
很快的,最終的測試結(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:我們測試的這臺榮威i6 18T(1.0T)車型的風(fēng)阻系數(shù)在0.2497-0.2517之間,最大誤差在1個count左右,完全符合廠家所宣傳的0.25Cd的數(shù)值。那么接下來的問題也就拋出來了,如此漂亮的數(shù)據(jù)背后,設(shè)計團(tuán)隊和工程團(tuán)隊到底是如何做到的呢?
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