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冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学

作者: 来源:未知 2020-06-19

从空气力学、轻量化车身结构与动力观点看次世代超跑

有人喜欢花花草草、有人爱窝在家里打毛线、泡茶、下棋与看书,当然也有人一味的只想着如何才能比对手更快,当全世界第一部汽车于1886年诞生后没多久,就已经有人迫不及待的在1887年举办第一场汽车竞赛,且随着科技与环境的转变,人们对汽车有更多期许,逐渐从交通运输昇华为追求刺激、速度及展现财富的器具,即便是在节能与环保意识强烈的今日,汽车的速度竞赛却更加激烈,极速未超过300km/h的超级跑车已经上不了檯面,这场竞赛已到了无以复加的境界。

冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学空气力学充满许多不确定的因素,温度、压力、空气密度与速度都会改变既有的条件,要找出最佳化的造型均需经过 长时间的风洞测试。

要快又要稳,流体力学是关键

经过一百多年的发展,内燃机技术(引擎)已经发展到极致,市面上可以买到只需3公升柴油就能跑100公里或者是最大马力达1200匹的量产车,对速度而言,马力大小并不是问题,最主要的关键在于空气,如果你曾经在高速公路上打开车窗并将手伸出车外,那股施加在手上的力量就是所有汽车都需要面对的难题;空气力学,一门高深的大学问。


冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学接替Zonda的Huayra除了拥有流线的立体车形之外,车头与尾部还加装了四片可随车速、加减速与转向角度而独立运 作的导流翼。

主动控制空气力学套件

影响空气的因素非常多,温度、压力、密度及速度都会造成条件的改变,在过去,想确认外型是否符合空气力学要求的唯一方法就是将等比例缩小的模型送进风洞进行测试,但近年受惠于CFD流体力学运算技术的诞生,已能够使用电脑模拟气体流场而作为造型设计的依据,也让新一代超跑的速度有了全面性成长。

以三月甫于日内瓦车展现身的四款全新超跑为例,从Lamborghini Aventador LP700-4、Koenigsegg Agera R、Pagani Huayra到Porsche 918 Spyder均有一个共同点,就是主动控制的空气力学套件。因为这几款超跑所设定的极速至少都在320km/h以上,此时只要伸出一对翅膀就可以飞上天了,因此为确保车辆在如此高的速度下不至于真的离地,不管是流过车身上方、下方或是提供引擎进气与散热的气流,都要经过CFD流体运算程式及风洞测试,才能找出最佳设计以保障车辆可以稳稳的贴在地上。


冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学在追求强大下压力的同时,工程师也必须同时将车头的气流阻力减至最小,如何运用进入车头的散热气流也是空气力 学的一大关键。

单纯的机械抓地力已无法迎合超跑的需求

论外型设计,让人最感兴趣的就是Aventador LP700-4,铡刀车门与极具侵略性的前卫设计确实有着无穷魅力,车头的水箱散热进气口分成左右两侧,中央并装设一前下整流翼来强化高速行驶时的车头下压力,而进气口导入的散热气流,则从底部的气孔排出增加散热效果;而排气管则刻意放置在引擎与后保桿之间,让底部分流器有更大的运用空间,此设计能加快通过车体下方的气流速度,让车身上方的压力高过于底部而产生下压力。此外,车上配备电脑控制的主动式导流尾翼,可随车速而进行4~11度的翼面角度调整,可兼具下压力与极速的展现。

冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学一体式的平整化底板也是空气力学重要的一环,利用空气高速流过车底所产生的负压效应,让整部车可以得到强大的 下压力而增强行驶的稳定性。
实际上在918 Spyder与Agera R身上也都可以找到相同的空气力学设计,不过若用空气力学的技术层面来看,Huayra才是焦点所在,设计师分别在车头与尾部设置液压系统控制的四片导流翼,可随速度、转向角度与重心改变而有不同的作动方式,甚至还能够随主动式悬吊系统一起运作。举例在紧急煞车的情况下,后方两片尾翼会上扬至最大角度以产生最大阻力,此时前悬吊也会同步抬高以抑制车身的重心前移,让车身维持最稳定的状态,甚至也能强化后煞车的制动力。相较于Huayra全面性的主动控制,感觉Aventador LP700-4、Agera R与918 Spyder的空力套件便显得保守了些,因为从Huayra身上我们看到超跑的另一个新趋势,就是与空气套件结合的主动悬吊系统,可随速度与转向角度作动的悬吊控制技术早在’80年代已出现在F1赛车身上,随后也被M.Benz所採用(ABC系统),如今再结合主动控制的空力套件,将超跑从直线的速度竞赛转为过弯速度与抑制离心力的挑战。


冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学Aventador LP700-4的外型也符合了空气力学的要求,位于车尾的主动式尾翼由电脑控制,可随速度与动态表现进行迎 风角4~11度的变化。
冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学Agera R在平整化底板与大型分流器之外,后方的大型尾翼也具备主动角度控制的功能,藉此同时兼顾低速下压力与 极速的展现。

主动悬吊控制

F1赛车被称为汽车技术研发的行动实验室一点也不为过,早在’70年代便已经大量运用空气力学概念,随后在’80年代更进入主动悬吊系统的竞赛,但紧接着国际赛会认为这样的发展已失去赛车的真谛,因而禁止使用任何由电脑控制的主动系统。而M.Benz则是将此技术首度运用在量产车的品牌,于2000年发表的CL车系搭载了Active Body Control系统,可随转向角度与车速主动调整左右悬吊的高度与软硬,藉此提供更稳定的抓地力与过弯速度。


冲破无形墙 New Era of Super Cars空气力学主动悬吊控制
 

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