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御风而行

2014-03-22国舜

汽车之友 2014年1期
关键词:风阻风洞空气阻力

国舜

奔驰新S级有很多新技术可以拿来讨论,比如舒适装备就能列举出眼花缭乱的数字:每个座椅6个通风马达,全车有100个电动马达打造舒适功能,座椅加热的最大功率达到2000瓦/平方米,每个座椅有14个气动按摩舱室,用24个扬声器打造3D立体声,音响输出功率达到1540瓦,更恐怖的是多媒体软件系统就有3千万行代码。

但今天我们想把注意力放在一个涉及汽车性能的最基本问题之一,就是空气动力学。新S级0.24的风阻系数(Cd)树立了级别新标杆,S300 BlueTEC HYBRID甚至低到0.23。相信你也好奇奔驰是怎么做到的。

空气动力学和外形设计的平衡

车辆空气动力学的不二法则是:前部要尽可能圆滑,将气流平稳平滑导过车身表面;尾部要尽可能尖锐,形成最佳的分离条件。

为了迎合空气动力学,也曾经出现过有着尖尖车尾的跑车,比如70年代的欧宝GT就有着刀切状的尾部,有非常好的空气动力学表现,但奔驰S显然不能采用这样的设计。

新S级尾部有着优美的比例,虽然不是尖尖的形式,但如果仔细观察,你仍然能发现不少细节都是为了达到最佳的空气动力效果而特地打造的。比如,后备厢盖上沿的设计和尾灯罩上的扰流造型,这些不吸引人们视线的细节都大大改善了空气动力学效果。

奔驰新S级长长的车身也有获得更佳空气动力学的先天优势。就像快艇一样,长度能够改善水流。S级有足够的车身长度和长的前后悬,这都有利于改善风阻,工程师也有更大空间来改善流过轮拱的气流。

无疑,奔驰新S级对空气动力学的追求,不能破坏它的外形设计原则,而是要在二者之间取得平衡,所以我们可以在它的身上发现不少既性感又具有上佳空气动力学的设计。比如光滑的拱形车顶,让S级优雅运动之余又打造出了侧面的完美水滴效果,非常符合空气动力学的原则。当然,我们仍然能在S级上发现破坏空气动力学的东西,最典型的就是那三叉星的立标,相关负责人也承认它造成的风阻的确可观,但没有提供具体数字。

细节决定成败

奔驰新S级0.24的超低风阻系数,其实是由很多甚至还不到0.001的改进才积少成多得来的。你能想到吗?新S最大的风阻改善之一,只是来自于前轮拱下边缘采用了新奇的三角结构,而这已经算是对风阻很大的贡献了。

可以理解,有时空气动力工程师对细节的坚持肯定让大手笔的外形设计师很难理解。当工程师与设计师交涉希望前雾灯窝有个2毫米尺寸变化时,设计师肯定觉得他们疯了,但这2毫米的变化却带来了整车气流的巨大变化。

可能你也不免有点疑惑,奔驰S级这样动力强劲的车,需要耗费这么大精力纠结于这千分之几的风阻系数么?奔驰其实很清醒自己在做什么。首先,降低风阻和降低风噪是基本相关的,降低了A柱和后视镜空气阻力同样会降低风噪,在超过180km/h速度下人们依然能放松交谈和享受音乐是S级必需的。另外,S级要打造出色的高速性能,速度甚至要超过200km/h,在速度高于60km/h后空气动力学就成为关键因素了,到了120km/h空气阻力增加到之前的4倍,到240km/h的时候就是原来的8倍,这时一半的油耗都在克服空气阻力了。当然,为了打造安全的新S级,强壮的车壳结构和无数的气囊自然意味着重量的增加,但这些可以借助降低风阻来弥补,每降低0.01的Cd等价于降低35-40公斤重量,把上一代S级的0.26降低到了这一代的0.24和0.23,相当于降低了100公斤重量和降低综合油耗0.1L/100km,在高速路上甚至能降低0.4L/100km。

传统与现代的结晶

新S级的超低风阻和最新的计算机模拟手段也不无关系。数字模拟可以更快、更精准得出结果。数字化的车身建模已经可以把车身表面细分到5千万个小单元的规模了,而且一个晚上就能计算出结果。10年前,这样的计算需要6个月,精度还达不到现在的一半。

即使数字模拟有诸多优点,它也不能替代风洞。奔驰最新风洞刚刚投入使用,它可以模拟265km/h的车速,风洞内部维持23-24度常温,以保证测量仪器的精确。

奔驰相关负责人这样解释计算机和风洞的协作:用数字模拟,可以检查很复杂、很细微的气流现象并消除它们;借助风洞,更方便进行大规模的调整。

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