風(fēng)阻，能干什么？
空氣看不見摸不著，充滿著虛無(wú)與縹緲，但是對(duì)汽車來(lái)說(shuō)卻是最大殺手。風(fēng)撞擊車輛產(chǎn)生的阻力，是車輛行駛最大且最重要的外力。
對(duì)于一輛汽車而言，風(fēng)阻系數(shù)不僅會(huì)影響著風(fēng)噪性能、能耗經(jīng)濟(jì)性與高速行駛穩(wěn)定性，還影響著外部造型設(shè)計(jì)。對(duì)于追求極限速度的賽車運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，低風(fēng)阻的需求很早就被提出來(lái)了。通常意義上，賽車降低風(fēng)阻，一般是為了速度，而普通汽車降低風(fēng)阻更多則是為了降低能耗。
風(fēng)阻系數(shù)的正式代號(hào)為“Cd”，是衡量一輛汽車受空氣阻力影響大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)阻系數(shù)越小，說(shuō)明它受空氣阻力影響越小，反之亦然。而風(fēng)阻系數(shù)最終來(lái)源于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，主要靠可量度氣流來(lái)各種角度“吹”，并通過(guò)成百上千次的測(cè)試推動(dòng)車型優(yōu)化。
F1賽車也需要精密的空氣動(dòng)力學(xué)部件，比如鼻翼和尾翼借鑒了機(jī)翼的設(shè)計(jì)，其實(shí)是讓賽車在高速過(guò)彎時(shí)有足夠的下壓力，保持穩(wěn)定性。哪怕會(huì)犧牲一些風(fēng)阻系數(shù)。
普通汽車不用考慮高速過(guò)彎，卻不得不面對(duì)另一個(gè)難題——能耗。二十世紀(jì)七十年代，石油危機(jī)爆發(fā)，油價(jià)的高漲造成西方經(jīng)濟(jì)的全面衰退，汽車作為原油消耗大戶，不僅直接影響消費(fèi)者的消費(fèi)支出，甚至關(guān)系到國(guó)家能源安全。所以1980年代前后，歐美日各大主機(jī)廠紛紛投資建設(shè)自己的汽車風(fēng)洞，風(fēng)風(fēng)火火地加速汽車空氣動(dòng)力學(xué)的研發(fā)。2013年，中國(guó)新能源汽車呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，新能源車風(fēng)阻開發(fā)也搭上了屬于自己的發(fā)展快車道。
在傳統(tǒng)燃油車時(shí)代，空氣動(dòng)力學(xué)在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有真正受到重視。但新能源車時(shí)代，當(dāng)國(guó)內(nèi)新車型的基礎(chǔ)性能開發(fā)已趨完備，消費(fèi)市場(chǎng)關(guān)注點(diǎn)開始轉(zhuǎn)移到更極致的產(chǎn)品性能和體驗(yàn)。作為國(guó)內(nèi)最早造出電動(dòng)汽車，并幾乎同步開展汽車風(fēng)阻影響研究和測(cè)試的自主品牌，比亞迪堅(jiān)定認(rèn)為空氣動(dòng)力學(xué)不僅能是有助于提高新能源車的續(xù)航，還將會(huì)在激發(fā)車輛性能上發(fā)揮無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
搞定風(fēng)阻，新能源車高速續(xù)航更有保障
2013年-2020年，我國(guó)高速公路總路程不斷攀升，新建成高速公路達(dá)6.4萬(wàn)公里，截止目前，總里程已經(jīng)突破16萬(wàn)公里，穩(wěn)居世界第一。
高速公路越來(lái)越多，這意味著新能源車高速行駛的場(chǎng)景將會(huì)增加。
實(shí)際上，高速續(xù)航一直是新能源車的痛點(diǎn)。當(dāng)汽車以大于80公里的時(shí)速行駛時(shí)，50%以上的能耗都用于克服空氣阻力。對(duì)于新能源車來(lái)說(shuō)，高速行駛時(shí)風(fēng)阻對(duì)能耗的影響更為突出。
據(jù)研究，燃油車風(fēng)阻平均降低10%，對(duì)應(yīng)的油耗至少減少2%；而對(duì)純新能源車而言，低風(fēng)阻優(yōu)勢(shì)更加明顯，風(fēng)阻平均每降低10%，綜合工況續(xù)航里程可增加3~4%。
以比亞迪漢為例，風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01，車的續(xù)航將增加8公里，所以從漢的設(shè)計(jì)研發(fā)之初，比亞迪就為它定下了嚴(yán)苛的風(fēng)阻系數(shù)目標(biāo)——低于0.235。
我們都希望動(dòng)力電池的續(xù)航越高越好，但也不得不承認(rèn)它已經(jīng)接近天花板了。首先是電池包的體積比能量密度接近天花板，純新能源車除了續(xù)航還要面臨更嚴(yán)峻的碰撞安全挑戰(zhàn)，需要為電池包預(yù)留足夠的碰撞吸能空間。單車搭載60~70kWh的電量已經(jīng)是極限，對(duì)應(yīng)的續(xù)航里程極限值約500~600km，相當(dāng)于一輛車要背400kg-500kg以上的電池包。如果還想進(jìn)一步提升續(xù)航，電池包本身短期內(nèi)幫不上大忙，這就不得不考慮節(jié)流了。
提升效率可以節(jié)流嗎？燃油車內(nèi)燃機(jī)的綜合工況工作效率約為20~40%，新能源車動(dòng)力總成與燃油車內(nèi)燃機(jī)相比，機(jī)械損耗大幅減少，能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)高達(dá)80%-90%。相比燃油車，新能源車整車效率想提升1%都是非常困難的事情。
在這方面“節(jié)流”似乎不是個(gè)好辦法。另外，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)迭代，新能源整車輕量化已經(jīng)達(dá)到一個(gè)臺(tái)階，而且輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)也很難再降。這時(shí)候人們發(fā)現(xiàn)汽車風(fēng)阻還有極大的優(yōu)化空間，把風(fēng)阻系數(shù)降低，能讓續(xù)航里程更長(zhǎng)。而正是得益于0.233的風(fēng)阻系數(shù)，比亞迪漢EV的綜合續(xù)航里程，目前公布的數(shù)據(jù)約在605km，已經(jīng)是同級(jí)別極高的段位。
搞定風(fēng)阻，冬季續(xù)航還可以u(píng)p up up
說(shuō)到用車場(chǎng)景，每當(dāng)冬天來(lái)臨，續(xù)航衰減又會(huì)引起焦慮，這時(shí)候又體現(xiàn)出了注重風(fēng)阻新能源車開發(fā)的必要性。新能源車冬季續(xù)航打折扣，一個(gè)是因?yàn)殇囯x子的特性，到達(dá)特定的低溫范圍就開始變得“慵懶”，不愛動(dòng)，以至于鋰電池沒(méi)辦法完全充電和放電。
另一方面，影響冬季續(xù)航的還有風(fēng)阻。除了車輛外形阻力，空氣密度這個(gè)客觀因素同樣會(huì)影響風(fēng)阻。冬天氣溫低，空氣密度升高，空氣粘滯阻力加強(qiáng)，對(duì)車輛的阻力也會(huì)相應(yīng)升高，進(jìn)而導(dǎo)致額外的續(xù)航損耗。
這也是為什么很多人覺(jué)得冬天騎自行車更累的原因，同理，新能源車在冬季行駛時(shí)遇到的風(fēng)阻更強(qiáng)。如果可以合理降低風(fēng)阻系數(shù)，相應(yīng)地也會(huì)給新能源車冬季用車節(jié)能，提高冬季續(xù)航。
搞定風(fēng)阻，可以更帥地“貼地飛行”
風(fēng)阻系數(shù)是不是越低越好呢？答案是：不全是。
援引某位知乎大V的說(shuō)法：“在絕大多數(shù)民用汽車中，風(fēng)阻系數(shù)是一個(gè)優(yōu)化項(xiàng)，而不是設(shè)計(jì)目標(biāo)……“
車身的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，難免要擠壓乘坐舒適性的空間，但是汽車車身設(shè)計(jì)就是在這兩者間取得平衡的高超藝術(shù)。如果一味追求風(fēng)阻系數(shù)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致汽車后部太過(guò)溜背，以至于后排空間被壓縮，這就得不償失了。
而此前，有些車企為了降低風(fēng)阻也出現(xiàn)過(guò)不少夸張的造型。比如這樣：
這樣：
甚至這樣的仿真造型，邁凱倫給自己的570GT加了一萬(wàn)根羽毛。
這些看似“絲滑流暢”的造型卻嚴(yán)重侵占內(nèi)部乘坐空間，還妥妥地不符合大眾審美。仿真設(shè)計(jì)先不說(shuō)低風(fēng)阻，清洗和維修就是個(gè)難題。
以漢EV為例，造型設(shè)計(jì)始終遵循低風(fēng)阻的工程理念，工程研發(fā)通過(guò)仿真分析持續(xù)為造型設(shè)計(jì)提供建議。也正因此，誕生了比亞迪漢EV極具風(fēng)格化設(shè)計(jì)和超低風(fēng)阻表現(xiàn)的外觀造型。
漢EV的設(shè)計(jì)優(yōu)化點(diǎn)，就在更低的前機(jī)艙蓋、更圓潤(rùn)的車身弧線、水滴形后視鏡、隱藏式門把手、氣動(dòng)分離的車尾設(shè)計(jì)等等。
一輛好車，并不是一味地追求某項(xiàng)指標(biāo)的極端，而是在于怎么把各項(xiàng)性能指標(biāo)完美平衡。
F1為了保證高速過(guò)彎時(shí)有足夠的下壓力，保持穩(wěn)定性，也會(huì)犧牲一些風(fēng)阻系數(shù)。其實(shí)對(duì)漢的開發(fā)來(lái)說(shuō)，也會(huì)面臨類似的考量。要知道，比亞迪漢三擎四驅(qū)版車型加入了最大功率476馬力的后橋電機(jī)，零百公里加速可達(dá)3.9s。
比亞迪為什么死磕漢的風(fēng)阻？是因?yàn)樗胍鼛浉�(wěn)地“貼地飛行”。
小結(jié)
汽車是個(gè)系統(tǒng)性工程，風(fēng)阻系數(shù)只是其一，然而要想趕上國(guó)際造車先進(jìn)水平，“各個(gè)擊破”的精神必不可少。
對(duì)一般車企而言，產(chǎn)品風(fēng)阻的優(yōu)化在造型定稿時(shí)就已經(jīng)結(jié)束，而比亞迪團(tuán)隊(duì)對(duì)漢的風(fēng)阻優(yōu)化則會(huì)持續(xù)到量產(chǎn)前的最后一刻。
要知道，當(dāng)?shù)竭_(dá)0.235這個(gè)級(jí)別之后，風(fēng)阻系數(shù)每再下降0.001，都意味著開發(fā)難度和投入的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，對(duì)車企尖端研發(fā)實(shí)力和工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)意志來(lái)說(shuō)都是一場(chǎng)極限挑戰(zhàn)。但也只有跟每一個(gè)“0.001Cd”死磕過(guò)后，才有了比亞迪漢這樣高品質(zhì)的好車。我們可以相信，中國(guó)車企有能力打造頂級(jí)品質(zhì)高端車型的新時(shí)代，已經(jīng)逐漸走來(lái)。
責(zé)任編輯 萬(wàn)燕
