一、重要系数:风阻
家人们,不知道你们开车的时候有没有过这种感受。当你在高速上想痛痛快快超个车,把速度提到 120km/h 以上,这时候,车里的风噪突然就变大了,“呼呼” 的声音特别明显,就好像有个小恶魔在你耳边捣乱,不仅吵得你心烦,还让你隐隐担心车子是不是出问题了。还有,有时候你加满一箱油,本想着能多跑几天,结果跑高速的时候,油耗蹭蹭往上涨,感觉油就像不要钱似的往外耗。其实啊,这些现象都和一个汽车上非常重要,但又常常被我们忽略的参数有关 —— 风阻系数。那这个风阻系数到底是个啥?它又怎么就影响到我们开车的体验了?今天咱就一起来唠唠。
二、风阻系数是什么
(一)定义解释
简单来说,风阻系数就是一个衡量汽车行驶时空气阻力大小的参数。打个比方,你拿一张纸和一个圆球在有风的地方走,会明显感觉到纸受到的风的阻力更大,吹起来 “哗哗” 响,而圆球受到的阻力就小很多,能比较轻松地拿着走。这是因为它们的形状不同,空气流过它们表面时产生的阻力也就不一样。汽车也是如此,风阻系数就是用来量化这种空气阻力的。它是一个通过科学实验得出的数值,数值越小,就说明汽车在行驶过程中受到的空气阻力越小;反之,数值越大,空气阻力就越大。
(二)测量方法
那这个风阻系数是怎么测出来的呢?目前最常用的方法就是风洞实验。想象一下,有一个超级大的 “大风箱”,这就是风洞。汽车被固定在风洞里面,然后通过强大的设备让风以不同的速度吹向汽车,就好像汽车在不同速度下行驶一样。在这个过程中,科学家们会用各种精密的仪器来测量汽车受到的空气阻力、气流的压力分布等等数据,再通过一系列复杂的公式计算,就能得出汽车的风阻系数了。就好比我们在跑步机上跑步,跑步机的速度可以调节,而我们在跑步时的状态、消耗的能量等数据可以被监测记录下来,风洞实验对于汽车来说,也是类似的道理。
除了风洞实验,还有下滑实验等方法。下滑实验就是让汽车在一个特定的斜坡上自由下滑,通过测量汽车下滑的速度、加速度等数据,再结合一些物理原理和计算,也能推算出风阻系数。不过这种方法相对来说没有风洞实验那么精确,受到的外界因素影响也比较多,但在一些情况下,也能为我们提供关于风阻系数的大致参考。
三、风阻系数对汽车性能的影响
(一)能耗方面
风阻系数与汽车能耗的关系那可是相当紧密。咱们先来说说燃油车,有数据表明,风阻系数每降低 10% ,油耗就能下降大概 7%。这可不是个小数目啊,就好比你每个月加油要花 1000 块,要是你的车风阻系数降低了 10%,每个月就能省下 70 块,一年下来就是 840 块,这钱拿去吃顿火锅不香吗?
再看看新能源车,风阻系数降低 2% ,续航就能增加大约 3km。现在新能源车的续航焦虑可是大家买车时很关心的问题,多这 3km 的续航,关键时刻说不定就能让你顺利到达充电桩,不用在路上干着急。像比亚迪汉 EV,在 120km/h 工况下,相比于 100km/h,风阻产生的能量消耗相差 5.5kW。要是跑 200 公里高速,保持 100km/h 的速度,就能节约出 80km 的续航 ,这差距可太明显了。
(二)加速性能
低风阻系数对于汽车的加速性能有着很大的帮助。当汽车加速时,需要克服各种阻力,其中空气阻力就是很重要的一部分。风阻系数低,空气阻力就小,发动机的动力就能更有效地转化为汽车前进的动力。
就拿特斯拉 Model S 来说,它的风阻系数低至 0.208,这个优秀的风阻设计让它在加速性能上表现得非常卓越。它能在短时间内爆发出强大的动力,迅速达到较高的速度。实测零百加速能跑进 3 秒内,成绩为 2.59 秒,成为很多追求速度与激情的车主的心头好。相比之下,一些风阻系数较大的车型,在加速时就像是背着个大包袱,动力被空气阻力消耗了不少,加速自然就没那么畅快了。
(三)最高速度
风阻系数低能让汽车更容易达到最高速度。大家都知道,车速越高,空气阻力就越大,而且这个阻力增长的速度还很快。当汽车速度不断提高时,空气阻力会呈指数级增长,成为限制汽车最高速度的关键因素。
布加迪 Chiron 就是一个很好的例子,它通过精心设计的车身外形,实现了极低的风阻系数,再加上强大的发动机,使得它能够达到超过 400 公里 / 小时的惊人极速。它的车身线条流畅,车头、车尾的形状以及车身的弧度都经过了严格的优化,减少了气流的分离和涡流的产生,让空气能够更顺畅地流过车身,从而降低风阻,助力它在追求极速的道路上一骑绝尘。要是风阻系数降不下来,就算发动机再强大,汽车也很难突破空气阻力的束缚,达到更高的速度。
(四)操控稳定性
在高速行驶时,风阻系数对汽车的操控稳定性有着至关重要的作用。当汽车以较高速度行驶时,如果风阻设计不合理,车身周围的气流就会变得紊乱,这会对车身产生各种不稳定的作用力,比如让车身抖动、方向失控等,严重影响驾驶安全。
保时捷 911 在这方面就做得非常出色,它的风阻系数大约在 0.29 左右,通过优化风阻设计,在高速弯道中仍然能够保持出色的操控性。它配备了前唇、侧裙和尾翼等空气动力学套件,这些套件可在不同行驶状态下为车辆提供所需的下压力,同时减小风阻。光滑的车身表面减少了气流在车身表面的扰动,精心设计的车轮减少了空气阻力并降低了轮毂处的涡流产生,主动式进气格栅可根据行驶状态调整开度,以优化空气流动并降低风阻。这些设计让保时捷 911 在高速行驶时,气流能够更稳定地流过车身,为车身提供稳定的下压力,让车辆在弯道中也能稳稳地行驶,给驾驶者带来足够的信心。
(五)车内静谧性
当车速超过 60km/h 后,风阻系数与风噪的关系就变得非常密切了。这时候,空气阻力形成的风噪会成为车内主要的噪音来源,严重影响驾乘体验。你想想,本来你在车里想安安静静地听会儿音乐,或者和家人朋友聊聊天,结果被呼呼的风噪吵得心烦意乱,那多扫兴啊。
降低风阻系数就可以有效减少风噪,提升车内的静谧性。像奔驰 S 级这样的豪华轿车,在风阻设计上就投入了大量精力,通过优化车身线条、采用隔音材料等措施,确保车内的静谧性。它的车身设计使得空气能够更顺畅地流过,减少了气流的扰动,从而降低了风噪的产生。这样一来,乘客在车内就能享受到安静舒适的环境,无论是长途旅行还是日常出行,都能更加惬意。
四、汽车风阻系数的现状与案例
(一)常见范围
在如今的汽车市场上,不同类型的汽车,它们的风阻系数有着明显的差异。咱们日常见到最多的轿车,风阻系数一般在 0.28 - 0.4 这个区间。像咱们普通家庭用的紧凑型轿车,很多都在这个范围的中间值附近徘徊。
而那些追求速度与激情的跑车,它们的风阻系数就低很多啦,一般能达到 0.25 左右。跑车的设计那可都是为了极致的性能,车身线条流畅得就像一条灵动的鱼,能让空气顺滑地流过,把风阻降到最低。
至于赛车,那更是把风阻系数做到了极致,有些甚至能低至 0.15 左右。赛车在赛道上争分夺秒,每降低一点风阻,都可能成为夺冠的关键,所以它们的设计都是围绕着如何最大程度地减少空气阻力来进行的 。
(二)优秀案例分析
奔驰 CLA 开创了紧凑级四门轿跑的先河,如今已经发展到了第三代。它的风阻系数仅为 0.21,这在众多车型中是非常出色的成绩。从外观上看,奔驰 CLA 有着动感的前脸设计,纯电车型采用封闭式格栅,内部嵌有发光的矩阵式三叉星徽,与可发光的大尺寸奔驰车标和贯穿式前大灯相结合,不仅极具科技感,还对降低风阻起到了一定作用。从侧面看,其流线型的车身和隐藏式门把手,让空气在车身周围的流动更加顺畅,有效降低了风阻。车尾部分,贯穿式尾灯与前部呼应,星芒设计更添精致感,同时也没有破坏整体的空气动力学设计。这些设计元素相互配合,使得奔驰 CLA 在拥有高颜值的同时,还具备了优秀的风阻系数,无论是在能耗还是性能表现上都更胜一筹。
奥迪 A4L 的风阻系数低至 0.29,在同级别车型中表现优异。它拥有简洁流畅的车身线条,车顶溜背造型圆润后延,从车头到车尾一气呵成,减少了气流的分离和紊流。前脸六边形进气格栅不仅是奥迪家族的标志性设计,还能巧妙地引导气流,让空气平顺地流过车身。车尾线条简洁,排气隐藏,两侧矩阵式 LED 尾灯的独特造型也经过空气动力学优化,减少了气流在尾灯周围的紊乱,进一步降低了风阻。此外,车身尺寸的合理设计、车窗镀铬材质的巧妙点缀以及对车身线条的精准运用,都在不经意间为降低风阻贡献了力量。这些设计细节的优化,让奥迪 A4L 不仅在外观上显得优雅大气,还在行驶过程中展现出了良好的稳定性和燃油经济性。
五、降低风阻系数的方法
(一)车身设计优化
车身设计优化是降低风阻系数的关键一环,而流线型车身设计则是其中的核心要点。这种设计就像是把汽车打造成了水中灵动的鱼儿,能让空气顺滑地流过车身。当汽车行驶时,空气会自然地贴合车身表面,减少气流的分离和紊流现象,从而大大降低空气阻力。像很多跑车,它们的车身线条流畅且低矮,车头尖锐,车尾逐渐收窄,从侧面看就像是一条随时准备冲刺的猎豹,这种设计让它们在高速行驶时能够轻松突破空气的阻碍,风阻系数也能达到很低的水平 。
除了整体的流线型设计,减少车身凸出部分也非常重要。车身表面的任何凸出物,比如传统的门把手、行李架等,都会破坏空气的流动,导致空气在这些地方形成漩涡,增加风阻。现在越来越多的车型采用了隐藏式门把手设计,在车辆解锁时,门把手才会弹出,不使用时则与车身表面齐平,这样就能让空气更顺畅地流过车身侧面,有效降低风阻。
(二)底盘悬挂改进
平整底盘对降低风阻起着重要作用。如果汽车底盘凹凸不平,空气在车底流动时就会变得紊乱,形成很多小的涡流,这些涡流会增加空气阻力。而平整的底盘可以让空气更平稳地流过,减少紊流的产生。一些车型在底盘部分安装了大面积的护板,将底盘的零部件包裹起来,使底盘看起来就像一个光滑的平面,这样就能有效降低风阻。
优化悬挂也能对降低风阻做出贡献。合理的悬挂调校可以让车身在行驶过程中保持更稳定的姿态,减少因车身晃动而产生的额外空气阻力。比如一些高端车型配备了自适应悬挂系统,它可以根据路况和车速自动调整悬挂的阻尼和高度。在高速行驶时,悬挂会自动降低车身高度,这样不仅能减少风阻,还能提高车辆的操控稳定性,就像给汽车穿上了一件更合身的 “空气动力学外套” 。
像特斯拉 Model 3 在底盘设计上就做得很出色,它的底盘非常平整,没有过多的凸出部件,空气在车底能够流畅地流动。再加上精心调校的悬挂系统,使得 Model 3 的风阻系数仅为 0.23,在同级别车型中处于领先水平,这也为它优秀的续航表现和操控性能打下了坚实的基础。
(三)细节设计处理
隐藏式门把手前面已经提到,它不仅是一种时尚的设计元素,更是降低风阻的小能手。当车辆行驶时,隐藏式门把手与车身融为一体,让车身侧面更加光滑,空气可以毫无阻碍地流过,相比传统的凸出式门把手,能有效减少风阻。
特殊设计的后视镜也是降低风阻的重要细节。传统的后视镜形状比较方正,在高速行驶时会产生较大的风阻和噪音。现在一些汽车厂商对后视镜进行了优化设计,采用了更符合空气动力学的形状,比如细长的流线型设计,让空气能够更顺畅地绕过后视镜,减少空气阻力和噪音的产生。
还有一些车型在车身的其他细节处也下足了功夫,比如优化轮毂的造型,采用封闭式轮毂或者特殊的轮毂辐条设计,减少空气在轮毂周围的乱流;在车身的边缘处,如车头、车尾和车门等部位,采用圆润的过渡设计,避免出现尖锐的棱角,让空气能够更自然地流过车身,这些看似微小的细节,却能在一定程度上降低风阻系数,提升汽车的整体性能 。
六、未来展望
随着科技的飞速发展,汽车风阻系数的优化也将迎来新的突破。未来,汽车或许能根据路况、天气等因素自动调节风阻系数。比如在雨天,车辆可以自动调整车身部件,改变气流走向,减少雨水对行驶的影响,同时降低风阻;在高速行驶时,车辆能根据速度自动调节尾翼等空气动力学套件,进一步降低风阻,提高行驶稳定性。说不定以后我们的汽车就像变形金刚一样,能根据不同的行驶环境自动变换外形,始终保持最佳的风阻状态,让驾驶变得更加高效、舒适和安全。这样的未来汽车,是不是想想都让人兴奋呢?大家不妨在评论区分享一下你对未来汽车风阻设计的期待吧!
七、总结
风阻系数这个看似不起眼的参数,却实实在在地影响着汽车的能耗、加速性能、最高速度、操控稳定性和车内静谧性等多个重要方面。它就像一个隐藏在汽车背后的 “小管家”,默默地掌控着我们的驾驶体验和用车成本。在选车的时候,可别只盯着外观、配置这些表面的东西,多留意一下风阻系数,说不定它会给你带来意想不到的惊喜。未来,随着科技的不断进步,相信汽车风阻系数还会有更大的优化空间,让我们一起期待更高效、更舒适的汽车出行吧!
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