我们经常会听身边的人说,跑高速会比在城里开省油,而省油的理论基础,就是全程可以保持匀速行驶,但是这是绝对的吗?其实不是。高速行驶的油耗与该车辆的风阻系数有着直接的关系,因为根据测试,当车辆在80km/h的速度行驶,就要有60%的动力输出用来克服风阻,而且随着车速的增加,这个比例还会直线上升,当车辆速度超过200km/h,就要有超过85%的动力输出是用于克服空气阻力,也就是说如果当车速长期处于150公里km/h甚至更高时,你的油耗往往超过市区油耗。耳听为虚眼见为实下面就做个小实验来直观看下风阻有多大。
测试前我们先看下当前的风速,从沙子的洒落可以看出今天的微风,所以风对实验结果的影响很小。当然我们的演示方法并不专业,只是做一个参考。
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这个就是咱们今天的测试工具,通过电子秤的显示屏看下在不同时速下时单位面积的压强。(注:电子秤测量部分圆盘直径14.5厘米,面积约为165平方厘米)
测试方法是把电子秤90°固定,打开电源然后清零,两个摄像头同时打开,一个记录电子秤当前压力(单位克)另一个记录当前时速(公里/小时),以下是测试结果。
(注:当天测试车辆为A6L 2.0T,回家视频截图时才发现速度表变化不是一个一个蹦,有时候直接从99就蹦到了103,所以截图时选择接近值。)
从测试结果中可以看出100公里每小时时的数值是20公里每小时时的31倍多。我们可以脑补一下,一台宽两米多高三米多的大巴以120公里每小时的时速行驶时风阻有多大,当然这个测试也只是简单的测量撞风风阻而已。除了撞击风阻外还有摩擦风阻与外形风阻,并且外形风阻的力很多情况下还会远超撞击风阻。
风阻顾名思义,也很好理解,它就是车辆行驶时来自空气的阻力。一般空气阻力有三种形式,第一种形式是气流撞击车辆正面所产生的阻力,就是文章上面那个测试,撞击风阻是很重要的阻力来源,但一般不是最大的风阻来源。
第二种形式是摩擦阻力,空气与划过车身一样会产生摩擦力,然而以一般车辆能行驶的最快速度来说,摩擦阻力几乎可以忽略。
第三种形式是外型阻力,一般来说,车辆高速行驶时,外型阻力是最主要的空气阻力来源。外型所造成的阻力来自车后方的真空区,真空区越大,阻力就越大。然而外形阻力确实很多人很少认知的。
风阻对于车辆的影响,主要影响在下面几点,分别是油耗、噪音、操控、加速,一般人首先关注的就是油耗。我们经常会听见大家说,跑高速会比在城里省油,因为多数可以保证匀速行驶。但是在跑高速时,风阻系数就成了一个重要的技术参数。因为根据测试,当车辆在80km/h的速度行驶,就要有60%的动力输出用来克服风阻,当然这个也和车辆的风阻系数有关,譬如面包和跑车在相同时速下的油耗阻力比肯定不同。而且随着车速的增加,这个比例还会成倍数的上升,当车辆速度超过200km/h,甚至有超过85%的动力输出是用于克服空气阻力。
除了油耗,其次影响的就是车内的噪音值。相信你也有这样的经验:开车跑在高速上,到了一定的速度之后,总感觉车子的某个地方有比较厉害的风噪,有些是在后视镜附近,有些是在A柱或者C柱,还有的一些会在雨刮的地方。这些噪音,从气动力学来说都是气流堆积的声音。而更低的风阻系数,这些会堆积气流的地方就会减少,跑高速您就不会听到太多的噪音了。
除了车身设计外,雨刮器、外后视镜、鲨鱼鳍天线、车顶行李架、门把手和车身表面的高度差、侧窗和车门之间的高度差等等这些设计,只要是突出于车身表面之外,都会对风阻系数产生影响。所以安装行李架、尾翼、卖萌装饰这些东西的时候也要考虑下风阻噪音。
而风阻与操控也有着很紧密的关系,当风在高速的时候,它产生的力是可以干涉车子的行进轨迹和行驶动态的。当风阻系数高,车子很多地方有气流堆积,这些力量会影响整台车在高速时实现变道等操控的顺畅度。
汽车刚发明的时候对于风阻基本没有概念,车辆外形还是以方形为主,风阻系数都非常高。慢慢的人们才开始意识到风阻对于车辆的影响,但是早期人们以为汽车的风阻主要来自于空气对汽车正面撞击而形成的“迎面阻力”,后来经过很多年以后人们才意识到汽车风阻其实主要取决于车尾部的设计,也就是涡流与真空区的产生。但是随着汽车外形从“方形”变化到美国60年代的火箭形,风阻系数从0.8下降到0.6、0.45、0.3甚至0.2,而且现代的一些非量产油耗测试车型甚至风阻系数只有0.14。
一般咱们常见的汽车的风阻系数平均在0.28-0.4之间,当风阻下降10%,则油耗可节省约7%左右。一般来说,当车速超过60km/h时,空气阻力才会对车的行驶产生较大的影响,当然车速越高阻力越大,所以油耗也就越高。但在60km/h以下时,油耗更多取决于车的自重、胎宽、发动机的技术等等。正是因为风阻系数对于高速油耗等有着相当的重要性,国外一些大的汽车生产厂家才会斥巨资成立自己的风洞实验室,而目前国内可以做风洞试验的厂家简直凤毛麟角。
目前市面上的车型奔驰CLA-Class的风阻系数是0.22Cd,这是量产车我网上查到的最低记录。咱们再说几个典型的,譬如特斯拉Model S的风阻系数为0.24Cd。日产GT-R的风阻系数为0.26Cd。法拉利458的风阻系数为0.33Cd。大众途观的风阻系数为0.37Cd。奇瑞QQ3 风阻系数:0.32
酷车实验室提醒您在选购车辆的时候适当关心下车辆的风阻,因为这和您后期的车辆使用成本有着很重要的关系。如果大家有用车养车的问题,欢迎大家给我私信,新浪微博搜索@刘酪狮 奶酪的酪,狮子的狮就是我了,同时也可以搜索微信公众账号酷车实验室(coolchelab)在里面留言。
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