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时速80公里,一半油耗去克服空气阻力?

买车时,油耗是大家不得不考虑的一个因素,很多人习惯从车重、发动机技术、变速箱齿比来分析车辆油耗,空气阻力作为一个重要的相关因素却常常被忽略。出人意料的是,当车速高于每小时80KM的时候,就有将近一半的油耗是用来克服空气阻力的?

汽车的空气阻力主要可以分为以下几种:

1、压力阻力

压力阻力又称为形状阻力,是作用于汽车外表面上的法向力的合力在行驶方向的分力,约占空气阻力的55%~65%。汽车向前行驶穿过空气介质时,汽车前部的空气被压缩,使作用于汽车前部的压力升高;而汽车后部形成涡流区产生负压,使作用于汽车后部的压力降低。这种前后压力差便形成了压力阻力,它与车身形状有很大的关系,如车头和车尾的形状,风挡玻璃的倾角等对其都有影响。一般三厢车的压力阻力要明显小于两厢车,轿车的压力阻力也要小于SUV车型。

2、诱导阻力

汽车在高速行驶时,上部的空气流速快,下部的空气流速慢,这样就导致了上部和下部的空气压力不同,下部的压力较大,二者的差值在水平方向上的分力即为诱导阻力,约占空气阻力的6% - 8%。这个力其实就是使汽车上升的力,有些车高速“发飘”主要就是这个原因。底盘的平整度对它有非常大的影响,平整度越高诱导阻力越小,所以一些高端车的底盘几乎都是封闭的,就是这个缘故。

3、干扰阻力

干扰阻力是车辆行驶时车表面突出物,如门把手、后视镜、悬架导向杆、车轴、挡泥板等引起的空气阻力,约占整车空气阻力的12%- 18%。现在的汽车为了减小这个阻力,采用了隐藏式门把手、减小后视镜、取消挡泥板等措施,有些人自己在车上加装大包围、后尾翼等,这样会增加汽车的干扰阻力。

4、内循环阻力

内循环阻力也称内部阻力,是冷却发动机、车内通风等昕需空气流径车体内部时形成的阻力,约占空气阻力的5%- 12%。现在一些高端车在发动机舱内部、车轮罩等部位设计了很多的导流板,目的就是既能保证良好的冷却效果,又可以降低空气阻力。

5、摩擦阻力

空气高速流过车身,与车体表面会发生摩擦作用,从而产生阻滞力。这种由于空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力在汽车行驶方向的分力,称为摩擦阻力,又称表面阻力,约占空气阻力的5%~10%。它与车身的表面光洁度有关,车体越光滑,摩擦阻力越小;有些车贴了很个性车车衣,导致表面凸凹不平,高速行驶时会导致油耗的增加。

由于空气阻力会极大的影响汽车的行驶性能和油耗,因此各大车企都极为重视汽车外形的设计。评价汽车空气阻力的主要参数是汽车的风阻系数,现在的轿车风阻系数一般都在0.28左右,最低的可以做到0.24,SUV车型的风阻系数一般在0.32左右,这也是SUV车型油耗更高的原因之一;F1赛车的风阻系数其实并不低,大约在0.5以上,它更需要的是良好的高速稳定性,这比减小空气阻力更重要。

为什么空气阻力对油耗影响这么大?

在汽车研究领域,工程师们对空气阻力的研究始于很多年前。实验证明,一辆重型牵引半挂车,以88.5公里/小时的速度行驶时,每行驶1.6公里需要推开大约18吨的空气。在汽车工业技术发展与如今差距较大的当年,大多数卡车需要用近一半的马力用来克服空气阻力。

为什么空气阻力的影响这么大?空气阻力的计算方式可以简化为:空气阻力=½×空气阻力系数×空气密度×迎风面积×车速平方。车的行驶阻力与车速的平方成正比,消耗功率则与车速的三次方成正比(其实车、船、飞机等都是如此)。随着速度增大,车的风阻就会按平方规律增加,即每当速度增加为2倍时,阻力增加为4倍,而消耗功率则增大为8倍。这正是在高车速下,车辆油耗升高的原因。

实验证明,车速60公里/小时以下时,空气阻力的影响不大,但是随着速度的增加,空气阻力就迅猛上升,车速120公里/小时时就消耗了总功率的60%,如果超过了120公里/小时,还要增大,空气阻力最高可以消耗掉总功率的80%。

人们普遍认为降低车重对节油有很大帮助,空气阻力的影响有那么大吗?

空气阻力对油耗产生很大影响,而汽车速度越高,油耗就越高。因人们驾驶的汽车不同,速度从每小时50,60或70公里起,空气阻力就成了居主要地位的汽车行驶阻力。如果驾驶一辆smart,尽管它很轻,但风阻系数不佳,所以从每小时50公里起空气阻力就超过了滚动阻力。而奔驰S级速度达到每小时70公里后,空气阻力居主要地位。

降低车身会带来什么影响?

车身每降低10毫米会使风阻系数降低0.003—0.004,这已经非常值得重视了。采用空气悬挂的高档车型在高速行驶时能自动降低车身,速度高于每小时140公里时,车身可降低20毫米。

为什么说风阻系数对电动车比对常规动力汽车更重要?

电动汽车减速时可将动能回收到电池中。但滚动和空气阻力所造成的能量损失是无法回收的。那么在总的能量消耗中空气阻力所占的比重就相当大了。

现在用计算器模拟空气动力学效果能准确到什么程度?

现在很多厂家的测试值与实际值的误差低于1%,通过计算一个空气动力改进方案,用大型计算机需要一个晚上的时间。10年前进行这样的计算需要半年时间。

今后风洞实验是不是就没用了?

绝对不会。风洞的好处是让你一天可以进行40—50次实验。计算机做不到这点。而且风洞还可以用来研究行驶中的风噪声。用计算机模拟风噪声的产生至少还需要20年。计算机可帮助我们进行量化分析,从而找到优化方案。风洞特别适于迅速对不同的车型做比较。计算机和风洞都是有效的工具,它们是很好的搭档。


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