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低风阻皇后 5款流线型汽车大PK

导语
风阻犹如暗夜中用黑暗武装自己的窃贼,是一个隐形的入侵者。悄悄蚕食着你的速度,扼杀你的续驶里程数,却不留下任何蛛丝马迹。当它轻柔地潜伏到你的爱车身边,温和的面具下却掩藏着不为人知的秘密。

 

有空气的地方就有风的存在,只要我们在地球上开车,就无法避免与风阻的正面对抗。虽然我们别无选择,但至少,我们可以拿起科学武器和风阻大干一场!空气动力学——一门关于空气流动的高深学问——可以影响我们的速度、油耗,只要我们对它善加利用,就可以把轮胎紧贴在马路上。

低风阻皇后

早在汽车工程师开始为空气动力学所困之前,航空界的先行者们就已经奠定了阻力和升力的基本原理。翻看那些早期“速度狂魔”的外观,无一不是流线形设计,它们正是受到了鸟类和飞船外形的启迪,并且抓住这点来实现速度的飞跃。回溯历史,早在1899年,就出现了第一辆时速可以达到96公里的汽车,与其说是一辆汽车,不如依照它的外观称其为一颗搭载了电力推进系统的四轮鱼雷。可能由于其简陋的外形以及与现代汽车相距甚远的理念,当时人们也将其戏称为“永远不够满意的版本(La Jamais Contente)”。二十世纪20年代初,格兰披治赛车开始成形,在此后十年中,汽车联盟和梅赛德斯-奔驰采用了在德国本地风洞中改进流线形设计的汽车,将速度提升到了480公里/小时。大约半世纪后,查克·耶格尔(Chuck Yeager)驾驶特制的飞机代表人类首次突破了音障,与此同时,安迪·格林(Andy Green)则驾驶着他的“超音速推进号”(Thrust SSC)穿越内华达州的黑岩石沙漠,将陆地速度纪录提升到了惊为天人:1221公里/小时。

现在,终于轮到我们一展身手了,《Car and Driver》找来了五辆流线形外观的汽车,来到一个我们发誓不泄露名字和地址的风洞,研究这五辆车究竟有着怎么样的阻力和升力。我们给自己设定了两个目标:第一,我们要在实验室里弄清楚,空气到底是怎么流过汽车的。第二,就是要决出在优化自家汽车空气动力学表现上做得最好的品牌。

对于读者而言,我们有几个理由保证这个故事你一定没有在其他地方读过。其实每家汽车制造商都拥有自己的风洞,但这些风洞设备整天连轴转,就和汽车工程师们整天为了应付隔三差五上调EPA里程数而疲于奔命一样。各大汽车巨头们之间的竞争也无形间将风洞的“准入门槛”垒得很高。毕竟他们都知道,只有常常提高汽车的流线外观,自己的产品才能挤进少数极具竞争力的行列中。在这些条件限制下,有关风洞实验的故事就更显凤毛麟角了。

低风阻皇后

负责本次“地下实验”的专家对我们解释道:“所有的风洞其实都力求精确模拟一辆车在现实中的空气动力学效应。但是汽车和风洞之间本身也构成了一套复杂并相互作用的系统。也正因此,一辆特定汽车的升阻力测试结果在不同的风洞中可能不尽相同。”言下之意就是告诉我们这组汽车的排名情况在不同的风洞也许会不一样。这也就是为什么多数汽车厂商对非原厂风洞测量出的空气动力数据嗤之以鼻的原因。

滑行测试,可以记录下汽车的速度和减速状况,在测量汽车空气动力性能的诸多方法中,这种方式最为贴近真实情况。不过也正如专家所言:“很多测试从原理上来解释也许都是正确的,但因为现实情况中风的流动变化、行车路线的环境温度和轮胎质量等细枝末节都会表现为最终测试结果的上下浮动,所以再准确的测试结果也是无法和现实情况接轨的。不过话说回来,能够对所有变量严格把控,这何尝不是风洞测试的魅力所在。”

我们的规则是,风阻面积最小的车就是冠军。所谓的风阻面积即为汽车的迎风面积和风阻系数之间的乘积,这将是对汽车如何应对风阻问题的最真实体现(具体名词解释参见“一些略显冗长的术语”)。由此,我们正式拉开这场绝无仅有的空气动力学大比拼的序幕。

5 日产聆风

风阻面积=0.72平方米

在依次驶入风洞的五辆车中,聆风的外形简直就是一个“大铁盒”。事实上,在测量中2.3平方米的迎风面积高居第二。综合计算测量出的0.32的风阻系数得出了0.72平方米的风阻面积。这个数据还处在合理范畴之内,作为一辆五座汽车,它只比我们测试参考标准——子弹头设计的2001款双座本田Insight风阻面积高出区区30%。

低风阻皇后

凸起的大灯是聆风那“V字脸”上的点睛之笔。它将空气理顺之后引流到远离后视镜的地方。要知道,有时候后视镜本身就是乱流、风阻和噪声的元凶。为了最大限度提升乘坐空间,侧窗设计格外挺括,车顶设计就像是胶合板中一片片板材一样平坦。据说这辆两厢车的尾部设计灵感来自于雨滴,不过现在看来,这个“铁盒子”的尾部看起来更像是一个防风电话亭。

聆风的车底显得十分平整(这一特点在新车上愈发普及),尾部的扰流板更成了它的标志。由于一辆纯电动的汽车并不需要大型散热装置,所以低矮的进气格栅就是空气唯一的入口,目的仅仅是为冷却一下电气设备并带走一些“发动机舱”和电池的余热。毕竟让空气大量流入车体本身就造成了巨大的升力和阻力。为了这辆在美国销售的量产纯电动车,日产投资了50亿美元。幸运的话,没准还有几个遗落的日币钢镚儿,可以用在改善下一代聆风的风阻问题上。

4 梅赛德斯-奔驰CLA 250

风阻面积=0.65平方米

在我们这次的测试中,CLA 250的迎风面积最小。但是我们测得的0.30的风阻系数可要比起预期中奔驰号称的“按照航空标准生产的汽车”要高出不少。值得注意的是,奔驰并没有给这辆车装上诸如自动格栅开闭这样特别的配置。尽管这辆运动跑车拥有涡轮增压发动机和双离合器变速箱这样惊艳的装备,但光是0.65平方米的风阻面积就可以和在座的混合动力以及纯电动高手们一争高下。

低风阻皇后

如此超高的竞争力源自于CLA头尾两端削尖设计,可以有效减少迎风面积。前大灯的外观凹凸有致,紧凑迷人。打个不恰当的比喻,就像是一个扎着马尾辫,打过肉毒杆菌的女人的眼睛一样紧致而突出。靠近底部的小型扰流板负责将空气导向前轮,通过整流罩再将气流从发动机和后悬架底部引出。

CLA的车顶牺牲了部分后排空间,但作为补偿,这样的设计也给这款入门级车型带来了更好的空气动力学效应,尤其是强大的燃油效率。

3 雪佛兰沃蓝达

风阻面积=0.62平方米

五辆车中,沃蓝达处于中游的风阻系数(0.28)和迎风面积(2.2平方米)让它获得了怎样的风阻面积呢?好吧,答卷还是很中庸。这辆插电式混合动力车中规中矩的进气格栅几乎完全封闭,也因此得以将气流全部引导向车顶和车侧。这有利于高速行驶的稳定性。在112公里/小时的速度下,前轴载荷会增加6.8千克,无形中提升了下压力。

低风阻皇后

沃蓝达的大灯几乎延伸到了轮胎附近,从格栅上方到这辆两厢车尾部边缘的线条几近完美。这样的线条保证了气流的平稳性。采用支架固定的后视镜也可以让风从空隙中流过。通用对沃蓝达的精雕细琢,保证了气流尽可能久地紧贴车侧以减少震动。这辆外观平整的两厢车的宽体设计有利于车身稳定。

但是一切以实验数据为准,纵使沃蓝达和同组的普锐斯尾部设计几乎看起来别无二致,但我们在雪佛兰车上测得的后部升力还是比丰田车多了50%。沃蓝达后轮少掉的11.8千克载荷确实产生了巨大影响,不过这一差异告诉我们:相比于我们通过视觉对于汽车外形做出的判断,风洞的测试结果才更值得信赖。眼睛有时候也具有欺骗性。

2 丰田普锐斯

风阻面积=0.58平方米

丰田混合动力技术的常青树(普锐斯)在我们这次测试中以微弱劣势屈居第二,它拿出的答卷简单明了:2.2平方米的迎风面积和0.26的风阻系数。第三代普锐斯、普锐斯 C和普锐斯插电版是目前市面上最高效的混合动力车型。很大一部分原因就是它们在防“风”方面几乎没有付出多少“燃料”的代价。事实证明,百公里4.7升的油耗在EPA综合燃油经济性排名上都出类拔萃,更何况在160公里/小时的速度下对抗风阻所消耗的功率只有42马力(比沃蓝达的45马力更低)。

低风阻皇后

这款车的表面效仿了飞机机翼的设计,这种造型其实对于在空气中狂奔疾驰的汽车而言再适合不过。挡风玻璃做工精致,和车顶融为一体,不会制造一点额外的乱流。鸡蛋型的后视镜很好地与流线的侧面分开。光滑的轮圈辐条尽可能减少能量流失。

发动机舱盖有效控制着气流通过,在112公里/小时的速度下,前轴拥有1.8千克的额外下压力,而此时,尾部的升力也仅有7.7千克。

1 特斯拉Model S

风阻面积=0.58平方米

为了确保公正性,我们把特斯拉和普锐斯放在相同风洞测试,最终特斯拉摘得冠军。 Model S夺得榜首依靠的是2.3平方米这个更大的迎风面积和0.24这样更小的风阻系数,才获得了与普锐斯一样的0.58平方米风阻面积。从常理上来说,一辆拥有更大迎风面积的汽车,要降低阻力是一项更为艰巨的挑战,因此特斯拉才取得了最终的胜利。我们小心翼翼地核算测试数据,因为最终成绩会非常地接近。

低风阻皇后

纵观Model S这辆车,还有很多比其光鲜外表和时尚外观更重要的东西。在高速时,空气悬架将会降低底盘(我们的测试也是在底盘降低的情况下进行的)。进气格栅下方封闭的前唇帮助气流在扫过平整的车底时与车体紧紧贴合。前脸的线条可以将气流导向轮胎。进气格栅只在需要冷却的时候才打开。扰流板和挡板将空气从轮拱中导出,但空气将不会从轮眉开口直接排走,而是从车底流出。车尾底部的空气动力学扩散器能够尽可能减少升力和阻力。而行李厢盖上选装的碳纤维组件在减少升力的同时不会带来额外的阻力。

低风阻皇后

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Model S如此优秀的空气动力学设计其实来自于计算机模拟和风洞测试数据的辅助。在我们的路试中,Model S拿出了214公里/小时的极速和实测的338公里的续驶里程。而高配的Model S P85的极速或许能达到320公里/小时。显然,这是一台值得全世界汽车厂商密切关注的流线型电动车。同时它也证明了一点:你可以从视觉和物理上同时满足空气动力学要求。

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