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震惊 跑车的风阻系数比轿车还高?

时间:2017-05-17  来源:新浪   作者:网管   点击:

导语:在讲究节能环保的今天,低风阻系数是世界各大汽车厂商所追求的。最近几年新推出的轿车,它们的风阻系数都非常低。但是有些朋友发现,一些跑车的风阻系数却比很多轿车还要高。对于这个疑惑,今天就跟大家来聊聊风阻系数。(来源:名车志 作者:李昂)

什么是风阻系数?

风阻系数,或者说空气阻力系数,用来计算汽车在行驶时受到的空气阻力。它的大小等于汽车表面受到的摩擦力阻力系数跟压力阻力系数之和。简单来说,汽车的形状、车体上的部件是否影响了空气的流动,这两点决定了汽车风阻系数的高低。

影响汽车风阻系数的因素

就形状而言,在经过测量的各种物体形状中,流线型物体的风阻系数要低于有棱角的物体。

从汽车这个概念出现开始,汽车的形状一直在发生着变化,从早期方方正正的样子发展到现如今的流线型,风阻系数也随着形状的发展而降低。

在汽车形状发生变化的过程中,一些车体上的部件一直都存在,比如后视镜。后视镜对于汽车来说非常重要,但是它会影响空气的流动,说得直白一点,就是会增加汽车的风阻系数。由于后视镜的功能决定了它不能被取消,所以设计师要优化后视镜的造型,从而尽可能地降低风阻系数。

博尔特在参加男子100米比赛的时候,我们只见过他穿着非常合身的紧身衣,而不是穿着一件外套而且把拉链敞开。在女子100米比赛的时候,我们也没见过有哪位选手在头上戴着兔女郎头箍的。嗯,基本上就是这么个道理。

一对矛盾:风阻系数与下压力

不过在某些情况下,设计师不惜以提高风阻系数为代价去改变车体上部件的造型甚至在车体上增加部件。这是为什么呢?这里先给大家讲一个小故事吧。

2000多年前,阿拉伯水手们通过改变船帆的形状,成功实现了帆船的逆风航行。当空气流过船帆的时候,船帆的两个面会出现压力差,船就会向压力低的一侧航行。飞机机翼的形状类似于水平放置的船帆,机翼上方的压力低,从而产生升力让飞机能够飞行。

近似地看,汽车横截面的形状具有机翼的特征。虽然汽车的流线型程度没有机翼那么高,但是当汽车在行驶的时候还是会产生一些升力,它的大小随着车速的升高而增大。

对于普通汽车而言,行驶时所产生的升力基本不会对车辆的行驶稳定性带来什么显著的影响。而对于跑车,尤其是赛车,对过弯的速度要求极高,所以就需要减小升力甚至施加负升力也就是下压力来保证赛车高速过弯时的稳定性。要达到此目的,一般的方法是在车身上增加空气动力学部件。

关注赛车的朋友们肯定都知道,F1赛车拥有经过精密设计的空气动力学部件,能够产生非常巨大的下压力,保证F1赛车高速过弯时的稳定性。F1赛车的鼻翼和尾翼借鉴了机翼的设计,将机翼上下颠倒放置,让赛车得到下压力。由于需要产生足够大的下压力,翼片就需要有一定的攻角。攻角就是翼片与气流之间的夹角。下面两张图展示了攻角为0度和12度时,翼片产生下压力大小的区别。

12度攻角的翼片能比0度攻角的翼片提供更大的下压力。但是,大攻角翼片在提供更大下压力的同时,它影响空气流动的程度上也更大,也就是说它会使风阻系数变高。

F1赛车的设计师首要考虑的是如何让赛车拥有更大的下压力,使赛车能以更高的速度过弯,哪怕代价是提高风阻系数。所以F1赛车的风阻系数很高,一般在0.8至1.0。在某些对下压力要求较高的赛道,翼片的攻角会被调大,风阻系数甚至会达到1.0至1.2。

风阻系数怎么样才算好?

这个问题对于不同类型的汽车有着不同的答案。根据之前的分析,风阻系数和下压力是一对矛盾体。不同类型汽车的侧重点不一样,所以在风阻系数和下压力之间就要做出取舍。

普通汽车的风阻系数自然是越低越好。轿车的风阻系数低于0.3,SUV的风阻系数低于0.35,都可以算是优秀级别的。更好的燃油经济性、更小的风噪等等,这些都是低风阻系数带来的好处。毕竟普通汽车不需要考虑高速过弯、下压力这些因素,只需要把升力的大小控制好就可以了。目前,量产车最低风阻系数的记录是梅赛德斯·奔驰CLA 180 BlueEFFICIENCY版的0.22。

而对于跑车,则需要稍微牺牲一些风阻系数来换取一些下压力,使车辆能以更高的速度过弯。法拉利458的风阻系数是0.33,这对于一辆民用车来说已经是很好的级别了,但还是比很多轿车要高。


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