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為什麼現在全球的車企都在發展新能源,一是石油能源危機不可避免,二是環境污染日益嚴重,所以在未來誰都逃不開「節能減排」這四個字。節能減排的方法,可以從動力系統和能源方面下功夫,而減少動力損耗,也能達成節能減排的目的,減小車輛的風阻系數便是方法之一。
車輛在高速行駛時,空氣阻力將對車輛造成極大的阻力,這道肉眼看不見的「牆」,在車速越快時,會消耗車輛越多的動力,這也是為什麼說,車輛發動機所產生的動力,有很大一部分都消耗在了對抗空氣阻力這件事上。
空氣阻力所造成的影響大約從時速80公里以上便開始無法忽視,之後更隨速度的提升等比放大。也就是說當速度提升至2倍,阻力便提升為4倍,速度提升3倍,阻力可提升達9倍,而當發動機提供的動力無法再對抗這道空氣牆時,車輛的速度也就達到了極限。
因此對重視極速與高速性能的賽車與跑車而言,如何減低空氣阻力的重要性自然不在話下(當然,由於跑車和賽車需要考慮空氣下壓力,所以一般來說風阻系數還會比普通車輛大),以F1賽車舉例,空氣動力學在F1領域中扮演著重要的角色,在發動機的動力相差不大的情況下,空氣動力學幾乎就是決定一輛賽車能否有更強性能的因素。
一級方程式賽車的極速很高,在空氣動力學設計上更接近戰鬥機,而非家庭房車,它們前鼻翼和尾翼不但具用商業廣告牌的作用,同時還可以產生至關重要的「下壓力」。這種空氣動力會使流經汽車上方的氣流將車身向下壓,使車子緊貼在車道上,在時速230公里時的狀況下,F1賽車上方氣流產生的下壓力足以使它在隧道里沿著隧道的頂部行走。
而對於一般家用車來說,有一個低風阻系數的車身,便能在燃油經濟性上獲得一些優勢,車高較低受到的阻力較小,這也是為什麼一般SUV和MPV的風阻系數都要高於轎車的原因,並且這也是SUV和MPV車型的油耗要比擁有同等車重和相同動力系統的轎車要大的原因。
家用車在進行車身設計時,為了獲得較低的風阻系數,車身外形需要以能夠順暢地將氣流送往後方的流線型來進行設計,除開採用齊平表面處理的常規方式來除去車身表面多餘的凹凸起伏,以獲得更順暢的氣流走向以外,現在越來越多採用楔形車身的設計,同樣是可以降低空氣阻力、減小風阻系數的方式。
但還有一點需要留意,空氣阻力較小的車身,側面看上去通常會呈現像是飛機主翼的形狀。這樣的車身上,流動在上方的空氣快於下方的空氣,導致產生讓車身受到空氣升力而向上浮起的問題(伯努利原理),然而要抑制升力卻又必須增加空氣阻力。因此,如何在空氣阻力與升力之間找到平衡點,便是車輛在進行車身設計時的關鍵。
值得一提的是,高速行進間會打亂車子直線行進的橫風,也是無法忽視的重要因素,我們經常可以在一些視頻中,看見在高速路上行駛的大貨車,被橫風吹到貨箱傾斜,從而影響車輛的行進路線,這便是橫風對車輛行駛最大的影響。而橫風對小車的影響雖沒有那麼明顯,但也絕對不能被忽視。
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