扩散器

路特斯低风阻不是万金油,孔隙率设计是关键

发布时间:2022/10/18 22:01:28   
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问:赛车能刷新速度极限,靠的是什么?

一是机械效率,二是空气动力学设计,当然还要有一名出色的赛车手。

扎堆死磕机械效率的车型有很多,一战成名的车手有很多,相较之下,空气动力学这一项显得更像玄学,有太多变量,很难追问到那个极限的答案。单是对风阻的研究,就不是一个简单的零和博弈。

汽车发展百余年,从四个轮子一个沙发能跑就好,到后来车速等需求逐渐提升,人们开始意识到风阻的影响,或油耗、或速度,车的形态随之发生了改变。要知道,时速km/h时,超过60%的油耗都是为了对抗风阻,于是车企想尽一切办法降低风阻系数,以提升汽车的速度和能效。挡风开始弯曲、覆盖件更加圆润、大灯也缩进车身内,还有更平整的底盘等,现如今大部分家用汽车风阻系数都可以做到0.3Cd以内。

不过落到超级跑车或赛车领域就与我们想象的不一样了,我们通常会认为超跑的风阻系数会更低,但实际上并非如此,反而会比一般的家用轿车更高。原因很简单,家用车更多考虑的是经济性,而跑车追求的是极速、圈速。当跑车速度越来越快,车辆由于本身造型的原因就容易因为伯努利原理产生升力,此时就需要借助空气使车辆始终保持最大的抓地力,于是就会增加一些翼片来压住车身,跑车的风阻自然就会变大。所以跑车的空气动力学设计并非一味地追求更低的风阻,而是寻求一种平衡,借风之手帮助自己。

要问在空气动力学领域谁最有话语权?那绝对是路特斯,而现在这位王者不光带来了新产品还带来了全新设计理念——孔隙率,已然准备好加入超跑的下一个全新时代。

路特斯“把风穿在身上”,不是说说那么简单。

识风

回头看,路特斯年,英国银石赛道上出现了一台造型略显怪异,速度却十分惊人的车,它的名字叫路特斯MkVIII,在比赛中轻松超过了保时捷的Spider赛车。要知道保时捷赛车发动机最大马力有bhp,而路特斯MkVIII用的只是一台功率只有85bhp的二手发动机。路特斯MkVIII决胜的关键就在于优秀的空气动力学设计。

路特斯MkVIII

低矮的车头不仅能划开空气,修长的车尾还加入了类似“箭尾”的设计,能轻易地对流向车尾空气进行导流,帮助车辆在高速行驶时保持稳定,类似射箭时,高速运动的箭利用箭尾的羽毛保持方向稳定的原理。

自路特斯MkVIII开始,注重空气动力学设计就成了路特斯的品牌基因,埋下了一颗种子也为赛车届带来了一股劲风。若是把路特斯MkVIII看做路特斯与风相识的开始,那而后的Type79作为路特斯地面效应技术成熟后,最成功的冠军赛车,则是真正的懂风,与风共舞。

懂风

路特斯MkVIII印证了空气动力学设计的重要性,但这还不够。随着内燃机技术发展带来的动力提升,赛车需要更强的车身稳定性和更高的过弯极限来适应不断提高的速度。为了克服这一难点,年,路特斯49B上出现了F1赛车史上第一个“外挂”——固定式尾翼,不仅带领F1赛车设计走向“风翼时代”,还奠定了现代方程式赛车的雏形。

路特斯49B

固定式尾翼可以简单理解为把飞机的机翼缩小并倒立放置在车身上,让升力反向变为下压力以增大轮胎抓地力,提高过弯极限。该设计一经采用就效果出众,它家车队也是纷纷效仿,并衍生出了诸多改进版本。当中可以被称之为最成功的当属路特斯在年推出的路特斯72赛车。该车从年一直服役到年,共收获了两届车手总冠军、三届车队总冠军,20场分站冠军,放到现在的F1赛场上都是难以想象的。

路特斯72

但柯林·查普曼对速度的追求从不止步,对空气动力学对探索更是从不设限。F1又经过十年发展,赛车的速度又进入了一个新纪元,引领的依旧是路特斯。

随着比赛的不断推进,路特斯72赛车也在不断改进,内侧制动器、内侧避震、头顶进气口等一系列空气动力学改进都成为了F1车队们的学习对象,凭一己之力F1赛车从原来的雪茄形带入到楔形时代。相应的,由于车身形态的改变,一同改变的散热器位置也将地效带进了F1赛车领域。

路特斯79赛车“文丘里隧道”

在路特斯的理解里,赛车想要得到更快的圈速依靠的不只是翼片,还有格栅、空气开口以及车身结构等车辆整体性能统一协调,为更快速度这一最终目标而努力,将静态与动态因素囊括其中,将空气为我所用。由于车身形态的变化,曾在车头安置的散热器被挪进侧箱,于是刚好在散热器下方形成了一个可以进一步带来下压力的区域,运用文氏管效应为车身提供海量的下压力,而且风压中心十分接近车身重心,并不会影响操控的稳定性。

路特斯79赛车

简单讲,就是在赛车两侧底部构筑了空气流通的U型通道,并为赛车两侧加入了可升降的橡胶材质侧裙以封闭空间,空间内有类似反置飞机机翼的装置,利用伯努利定律向下形成“吸力”,而后空气快速通过车底,以此来大幅度提升赛车下压力,拥有了常人难以理解的弯道速度和稳定性。最终横扫F赛季,获得车手以及车队总冠军,路特斯运用在车上的“地面效应”也借此成为了F1历史上一大突破性的创新,该设计甚至推动了F1赛事进入到地效时代,再一次引领了空气动力学设计的方向,这足以见得路特斯让每一辆车都“会呼吸”的厉害之处。

路特斯Evija

可以说,路特斯自始至终都在坚持让车与空气、与风交流与合作,让空气不再是阻力,而是让其成为一种“动力”。然而面对全新时代,路特斯在空气动力学方面又有了更高的发挥余地。相比传统还在以燃油为原料驱动车辆的超级跑车品牌,电驱动省去了大量的空间的侵占,让路特斯有了更大的空气动力学设计空间。这并不只是表面造型上的变化,而是指明了空气动力学设计的未来,才是超跑实力的关键。

驭风生长

进入电动化新时代,路特斯延续设计理念,创新研发技术,推出了品牌首款纯电超级跑车——Evija,一并带来的还有汽车领域全新空气动力学概念——孔隙率,为路特斯自在驭风,畅快呼吸提供了全新体验。简单理解,就是相比从空气中破风前进,孔隙率跟多地是让风通过车身,同时经过车身的空气还能够加以利用。

路特斯创始人柯林·查普曼曾说,马松运动员在比赛中,任何多余的负担都将积累成巨大劣势,着装必须轻便、贴合,风阻要尽可能的小,更重要的是不能影响跑者的“呼吸节奏”。因为呼吸节奏就是胜利的节奏,对于人是这样,对于跑车更是这样,无论什么动力来源。

路特斯Evija

在电动浪潮来临之时,传统的机械、燃油会逐渐成为过去,但对于路特斯来说,这并不是桎梏,反而是一种利好,路特斯70余年在空气动力学领域的所有建树将得以放大。

在设计中,得益于电驱系统的加入省去了传统燃油占据的空间,让Evija有了更大的造型空间,全车共2处利用文丘里隧道,能更好地运用、发挥空气动力学设计。

其实孔隙率不难理解,用通俗易懂但并不完全恰当的话讲,好比拿着一把雨伞迎着风走会很费力,而当你把雨伞戳几个洞,让部分被阻挡的空气找到出口,快速通过,阻力也就会小很多,这就是高孔隙率。千万不要以为开孔很简单,Evija身上孔并不是乱开的,在哪个位置开?开多大?如何让空气快速通过又能将空气更好滴导流,形成所需要的下压力和提升稳定性,为我所用,为速度所用才是难点。

路特斯Evija

Evija上“文丘里隧道”的设计,经过反复充分验证其角度、曲率、高度、截面等参数后确定出最终的造型。不光能让空气快速通过车身,带来更低的风阻。在通道当中,路特斯充分利用了文丘里效应的优势,在高速制动时优化尾部气流,使尾部保持直线,更加稳定;在高速过弯时,文丘里隧道能令整车更加灵活,能够更快调整方向。

此外,该隧道内部还设计了泄压孔,能将来自前轮的高压气流处理成干净、稳定的气流并提供给尾部,进一步提高了扩散器的效率。

路特斯Evija

孔隙率并不是一个设计或者一个装置的名称,而是建筑、流体力学领域当中常用到的一个概念。放在路特斯Evija上也并不完全指的是那2个文丘里隧道,还有多达16处气动套件,其实都可以归属于高孔隙率车身设计当中。让更多的空气穿过车身,而非在空气当中挤出一条路,让轻量化、低风阻、操控性三者得到完美平衡。

从全局看,普通跑车必须靠增加风阻来提高下压力,而路特斯做到了降低风阻的同时增加下压力,让空气为我所用,让车“呼吸”起来。路特斯可谓是用一己之力引领了汽车领域空气动力学的变革。这不是路特斯独占的概念,但确实是第一个应用并引领的品牌,这更像是一种路特斯骨子里就带有的产品思路,是路特斯品牌的技术基因。

路特斯Evija

过去,路特斯缔造过很多传奇,奖项也好,技术变革也好,车型也好,在汽车极致这件事上路特斯未曾停止过,不断刷新着产品的设计和性能优势,持续为品牌赋能。

回看年前,福特放弃了电动车,转向燃油车的发展,成为了汽车行业的分水岭。如今电动车时代好似一个轮回,重新成为汽车行业发展的主阵营。在这股转型浪潮中,路特斯紧随时代潮流并不断自我突破,将自身空气动力学优势在电动车身上得以再度发挥。在法拉利、兰博基尼等超跑品牌依旧没有摆脱内燃机的空间桎梏的时候,走上了一条更为超前的道路,利用更大的物理空间不断在空气动力学设计上寻求空气的极限。至此,路特斯在超跑领域的技术和行业地位随之逐渐清晰。

路特斯超级跑车Evija作为路特斯电动化转型的首款电动车,最先应用了行业领先的高孔隙率车身,让轻量化、低风阻、操控性三者得到完美平衡,实现空气动力学领域又一次技术突破,可以说是为汽车空气动力学设计摆明了正确方向,其技术为先的标签无疑被再一次擦亮。

作为消费者,路特斯的技术优势是我们不能忽视的。当下在这个浮躁的软件造车的时代,不能忽略技术硬实力终归是汽车工业的根本。回望路特斯全新四大架构,包括生产Emira的跑车架构、诞生Evija的超跑架构、专注于跨界及生活方式用车的高性能纯电架构和开放性的电动跑车架构,将以强大的技术实力进入百姓家。以此为前提,无论是路特斯品牌,还是具体到某一款车型,都是值得我们期待、欣赏、追随、尊敬的。

文/虞宁



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