解密家用轎車花2年做風洞測試為了啥
也許你總是聽到「空氣動力學」這個技術名詞,但它有什麼用?和我們有什麼關係?這麼說吧,氣動阻力是轎車能量消耗的第三大因素,別的不說,差的風阻係數,可是會影響油耗的。
數據顯示,每降低風阻係數0.03,相當於減少油耗0.15L/100km,各大車廠都在努力將風阻係數降低(超跑除外)。
在空氣動力學優化方面,上海通用的主力車型風阻係數(Cd值)已優於市場同級競爭車型5%-7%的基礎上,下一代新產品將進一步優化,風阻係數平均再下降3%-4%。
別克威朗是上海通用最新車型,在時尚動感的造型風格之下,凝結著卓越的空氣動力學成果。
在歷時近2年的空氣動力學研發過程中,工程師們對威朗造型進行了大量的CFD流體模擬分析,實現近500次的優化以及超過200小時的風洞試驗,最終將威朗的風阻係數定格在0.27。
優異的空氣動力學設計不僅使別克威朗在視覺上更加動感流暢,還進一步降低了油耗與風噪,樹立了中級車設計美學與工程表現的新標準。
參觀別克威朗風洞測試
外型:設計與性能的和諧統一
造型,是人們選擇汽車的最重要因素之一,但在空氣動力學工程師的眼裡,造型更是決定車輛氣動表現的最主要指標:達成設計與性能的和諧統一,就是威朗的目標。
車身側麵線條:汽車的側面輪廓線不僅勾勒出整體造型,更在空氣動力學上起到了決定性作用,而威朗0.27的超低風阻係數,就與這條線的造型息息相關。威朗擁有略微下沉的車頭,整個引擎蓋尾部向上揚,前風擋玻璃向後傾,盡量與車頭形成大夾角;車頂過了B柱之後就往下收,與行李箱形成大夾角,並且在行李箱蓋末端略微上翹,為實現0.27風阻係數打下基礎。一體式尾翼在降低空氣阻力與提升車尾下壓力方面一箭雙鵰。
車側型面優化:從車頭向後看,威朗的側車窗和門框走向進行了精心的空氣動力學優化。比如側車窗部分,在滿足車輛造型的前提下,兼顧車內空間表現和車窗開關(運動軌跡)等工程要求,最終呈現特定角度的傾斜;而以B柱為出發點直至C柱,車窗也緩慢向內收緊,以實現更好的氣動穩定性。
細節造型優化:在威朗身上,除了整體輪廓的優化之外,幾乎每一個外觀細節都經過了大量的試驗和優化,包括大燈型面、大燈走向、外飾蒙皮間的階差、前保險杠形狀、門鈑金形狀、門檻梁末端形狀、玻璃面和鈑金面階差、密封條形狀、尾燈形狀、後保險杠側面形狀、後保險杠離去角、行李箱處特徵線等等。值得一提的是,僅威朗的後視鏡就在風洞試驗中就進行了多達40個小時的調試工作,才平衡了造型、風噪與氣動等多方面的因素,確定了最終設計。
發動機艙:取與舍的巧妙
發動機工作時需要通過散熱器來維持合適的工作溫度,這就要求有很多氣流進入發動機艙,但過多的氣流又會加大整車阻力,對於威朗的空氣動力學工程師而言,如何平衡氣流在發動機艙的取與舍,至關重要。
隔柵造型雕琢:威朗的直瀑式前格柵並不僅僅是設計語言的體現,更是發動機艙空氣動力學的展現。隔柵開口的大小與位置經過精確的計算,主動控制進入艙內的氣流及方向,為艙內帶來精確數量的空氣。高效的開口利用率便是威朗發動機艙阻力控制成果的最佳體現。
隔柵翅片調節:根據車身表面的氣流走向,不斷調整隔柵翅片大小以及角度,最高效地將氣流導入到發動機艙內,更好地滿足散熱冷卻需求,而這為威朗0.27的優異空氣動力學表現做出了重要貢獻。
大量的調整與試驗:威朗發動機艙氣動優化歷時超過6個月,以大量的計算機模擬測試和現場試驗確保設計結果的最優化。為了在造型設計階段提前測試出威朗的發動機艙進氣量,開發團隊還專門要求供應商提前手工製作出水箱總成零件,以在試驗中達到接近真實的流阻性能。從北美、歐洲到中國,無論常規與非常規的需求都被盡量滿足,目的就是威朗的發動機艙能夠做到氣流取與舍的最佳平衡。
底盤:疏與導的哲學
顧客看不到的地方,卻是氣動工程師們的戰場。為了保證優異的操控性能,威朗的底盤零件設計與布置非常複雜,這對空氣動力學工程師提出了非常大的挑戰,因為這些複雜的零件會干擾底盤的氣流進而產生阻力,如何疏導紛亂的底部氣流,是底盤氣動工作的核心需求。
減小零件之間的高度差:底盤上高低不齊的零部件會產生大量的氣流阻力,根據不同部件的屬性,在工程可調的範圍內進行「對齊」,盡量減小它們之間的高度差,是十分重要的步驟。然而,發動機、懸掛等大型不規則零部件使這個「對齊」過程會變得繁瑣複雜,只有不斷調整且不斷測試,才能獲得令人滿意的結果。
車頭「雙板」的配合與平衡:威朗的前保底部設計了前保擋風板,與後方的發動機保護板空氣動力學性能相互影響,配套設計使用。其中,發動機保護板面積較大,對氣流的疏導作用很明顯,在開發時要綜合考慮其形狀、離地高度、位置以及對發動機散熱的影響等因素。由於有諸多的制約條件,整個開發過程並不一帆風順,因為某一指標導致開發推翻重來的情況也並不罕見。而發動機護板變化時,前保擋風板的設計也要相應改變。最終,符合各方面要求的「雙板」成為提升底盤安全與氣動表現的重要部件,並為優異的操控性能做出貢獻。
小結:
作為別克最新一代全球戰略車型,威朗汲取了全新Riviera概念車和Avenir概念車的設計精髓,以「優雅動態美學」的設計和嚴苛的空氣動力學優化,在符合新生代審美愉悅的同時,不斷刷新中級車空氣動力學標準。
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