你能從這12個輪廓里,找出哪輛是保時捷嗎?
好,公布答案:這12輛車分別是奔馳、寶馬、雷克薩斯,本田、奧迪、沃爾沃,蔚來、小鵬、智界、比亞迪和特斯拉。所以最后兩輛——都可以是保時捷。
如果我們把這12輛車的輪廓重疊在一起......不能說一模一樣,只能說異曲同工。
影響汽車外觀設計的因素很多,而其中可能最重要的一點,是“風”。是風,把車吹成一個模子了。
那么,風是如何塑造汽車外形的?歡迎來到本期的《車圈化簡》。
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在各家車企的發布會上,你大概率聽過這樣一個詞:“風阻”。
所謂“風阻”,就是風對汽車的阻力。它對汽車能耗的影響,比你想象的更大。
比如這輛奔馳,如果你開著它以 60 公里的時速馳騁,那么它一半的能耗,都要花在對抗風阻上;如果你在高速上開到120公里,那么它3/4 的能耗,都將隨風而去。
在空氣動力學中,風阻 D,和車速 V 的平方成正比。
所以只要提速,風就是最大的動力障礙和能耗殺手。
順便一說,這里的 ρ 是空氣密度。
而在冬天,空氣受冷壓縮,密度變大,所以風阻會更高。
而你肯定已經知道了,電車在冬天的續航本來就會打折扣,再加上進一步升高的風阻......那就是折上折,續航自然也就更低。
如果不想開著開著就趴窩,那么電車的外觀設計,就必須向風妥協。
但我們要先搞清楚風阻到底為什么這么大,才能知道怎么妥協~
汽車在行駛時受到的風阻主要有 4 種:壓差阻力、摩擦阻力、內部阻力,以及誘導阻力。
其中最大頭的是“壓差阻力”。你開車時 70% 到 80% 的風阻,都屬于“壓差阻力”。
那么到底什么是“壓差阻力”呢?
咳咳!你看啊,當物體運動時,會因為微小的黏滯力,帶動邊界層的空氣運動,最終在物體后面的這片區域形成一片“尾渦”或者“渦卷”。
“尾渦”或者“渦卷”的氣壓更低,根據我們小學二年級就學過的知識,空氣會從高壓區擠向低壓區,于是,汽車就會受到一個從迎風面指向背風面的“壓差阻力”——這就是形成風阻的最主要原因。
ok,那我們需要知道,什么形狀風阻最小?這題,我的師兄小雷回答過:
雨滴(水滴)。雨滴(水滴)就是在重力阻力和風一起,刻畫的最美的形態。
這種形狀的水滴,風阻系數只有0.05,是理論風阻最小的形狀。
而水滴風阻低的秘密,就在于它圓潤的頭部和細長的尾部,能最大程度地減少尾渦的大小,讓“壓差阻力”達到最低。
所以汽車要做到低風阻,也應該模仿水滴,比如這樣:
除了看起來有點怪,空間小,不實用,不安全,不好賣,長得像皮鞋以外,也沒什么毛病......
那如果不想讓整體車身這么怪,就只好把車身上每個零部件的線條,都給改成流線型:
比如圓潤低趴的車頭,下拉的前蓋,傾斜隆起的前后窗,拱形隆起的車頂,圓角的A柱,傾斜的側窗,收攏的C柱和車后尾.......這些設計,都是為了降低壓差阻力。
所以,相比于曾經有棱有角,線條硬朗的車型,現代汽車變得越來越趨同、“圓滑”了。
除了“壓差阻力”外,汽車還會受到其他 3 種阻力。其實它們只占整體風阻的 20%到30%,但由于車企已經卷到極致,所以各種張飛繡花的微操也越來越多。
比如“摩擦阻力”,主要就是汽車表面各種凹凸不平的零件所產生的。
所以底盤,現在都被拍得越來越平了;
車輪,就盡量選用平滑的輪圈,或者用輪罩把它包起來;
門把手、天線、激光雷達、后視鏡,能隱藏就隱藏,能磨圓就磨圓,雖然只能減少0.00幾的風阻系數,但蚊子肉也是肉,能少一點是一點。
至于“內部阻力”,是因為汽車在行駛時需要進氣,一是為了助燃,二是為了散熱。
電車所需要的進氣量小,所以如今進氣格柵——沒錯,這個字理論上讀“zhà”——它的尺寸和位置一般會縮小放低。
還有些車型,會在車頭兩側,設計兩個“酒窩”,學名叫“空氣簾”,它能梳理排出的氣流、減少紊流,也能減小內部阻力。
而最后一種“誘導阻力”,還確實值得一說,因為它是向上的升力。
汽車在行駛過程中,上方空氣的流速更快,所以氣壓更小,于是就會產生一個自下而上的升力,把車抬起來。
很多車身上的尾翼、擾流器、擴散器、側裙、擾流唇等等“汽車空氣動力學套件”,主要都是為了引導氣流方向,產生額外下壓力,抵消升力的影響。
另外不同樣式的車尾,也會影響汽車受到的升力大小。
比如理想MEGA這種,屬于標準的“直背式”,它壓差阻力比較大,但最不容易被升力掀翻;
像奧迪A7這種,屬于常見的“溜背式”,它的壓差阻力比較小,但升力更強。
至于小米SU7這種,車屁股最后往上翹一點的,屬于“階背式”,能更好地平衡壓差阻力和升力。
所以,就像是生物會在自然選擇的作用下進化一樣,汽車的外觀也在風的作用下,逐漸趨同演化,千篇一律。曾經發生在手機身上的故事,現在又發生在了車的身上。
最后,雖然家用車都在卷低風阻,但真正的強者選擇了主動駕馭風:世界上最快的F1 賽車會刻意利用風阻來產生幾倍于車重的下壓力,讓自己貼地飛行。
這也暗合了地球上的另一條物理規律:跑得快的人,壓力都大的要死~
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