视觉动物-002
电动汽车的萌鱼崇拜
大家好，《视觉动物》又与各位见面了。上一期我们聊了萌萌的大发Wake，堪称K-Car中的瑞士军刀。今天，我们继续“萌”的话题。
前阵子一种特别萌的小鱼吸引了很多人的注意，它们的萌照与科普文章在社交媒体里被广泛传播。这种小鱼就是箱鲀。
鱼如其名，箱鲀（Boxfish）身体呈盒子形状，全身被硬鳞覆盖，、身体僵硬，仅有鱼鳍、口部和眼睛可动。尤其是粒突箱鲀（Ostracion Cubicus，也叫Yellow Boxfish），身体几乎是立方体结构，明亮黄色的身体上均匀分布着黑色波点，尤其可爱。虽然箱鲀看起来呆头呆脑，但却有着非常好的机动性，可以原地旋转，甚至横向移动，在珊瑚丛中穿梭自如。
箱鲀的特点引起了汽车工程师的注意。2005年，奔驰推出了一款名为“Bionic”的概念车，即以箱鲀为仿生对象，整车造型像极了一条箱鲀。Bionic引起了业界的广泛关注，至今仍然话题不断。
对于家用车而言，相较于那些更看重空气动力学而去模仿鲨鱼、海豚、企鹅的仿生设计，箱鲀恐怕是更均衡的最优解。既有不错的气动外形、相对较小的风阻系数，又有不错的结构强度，还有很高的空间利用率。尤其是最后一点，对于汽车而言，尤其重要。奔驰Bionic模仿了箱鲀的外形与结构，实现了0.19的低风阻系数，并且在整备质量降低30%的情况下实现了结构强度40%的提升。
奔驰希望通过研发Bionic概念车探讨下一代小型车辆的设计语言。之后的2009年，奔驰基于第一代B级车打造了概念车BlueZERO，包括三种动力形式：纯电动的E-Cell、混合动力的E-Cell Plus、燃料电池的F-Cell。BlueZERO被认为延续了Bionic的部分设计理念，同时也为第二代B级车奠定了基础。曾经被媒体评价为“最丑概念车”的Bionic，则以另外一种方式展示了它的价值与影响力。
另外一方面，奔驰Bionic概念车DNA的延续，或者说箱鲀这一物种的成功，得到了更多汽车厂商的旁证。在各大汽车厂商纷纷研发电动汽车的潮流中，不知是借鉴了箱鲀的造型还是受到了奔驰Bionic的影响，越来越多的概念车不约而同的在造型上向箱鲀靠近。
虽然当前的电池技术、基础设施、能源结构都存在各种不足，短期内电动汽车仍然存在各种问题，本人也曾在《大数据中的汽车江湖》第十一回、十二回中做了讨论。但长远看，电动汽车的确是汽车未来的发展趋势。
电动汽车没有了发动机、变速箱，仅有电机，因此动力总成占用空间很小。如果采用轮毂电机分布在四个车轮上，动力总成占用的空间将会进一步压缩。因此电动汽车可以充分利用底盘尺寸，使得驾驶室空间能够向前后悬上方延展，获得更大的空间。另外由于底盘没有了传动轴、排气管、油箱等复杂的零部件，电池可以平铺在底盘下方，驾驶室内地板可以更加平整，实现更好的空间布局。 换个视角而言，同样室内空间的车辆，电动汽车要比传统的燃油汽车外廓尺寸更加紧凑。
由于能量密度、充电时间等电池技术瓶颈的限制，电动汽车会千方百计的减轻整备质量，因此在有限的外廓尺寸下获取最大的可用空间将是普通家用电动汽车的趋势。空间利用率提高，使得轿车、SUV、MPV等车型之间的差异也更多的体现在空间布局与性能取向方面，外观的整体造型结构将越来越趋同。于是我们看到，对箱鲀这种小萌鱼的“崇拜”在电动汽车中流行起来。
之前在《英国皇家学会界面期刊》（Journal of the Royal Society Interface）刊载了一篇论文《箱鲀游动悖论的解析》（Boxfish swimming paradox resolved）。媒体对此进行了报道。论文作者对奔驰Bionic概念车进行了批评，认为：箱鲀并不是阻力最小的鱼类，且其形体结构还会增加游动时的不稳定性，奔驰的仿生对象选错了。甚至对此嘲讽一番。
然而本人认为，这篇文章片面强调箱鲀并不是阻力系数最低的鱼类，而忽视了汽车工程师们关心的核心问题：应用对箱鲀的仿生学研究来优化汽车的造型结构，而不是单纯最求汽车的极低风阻系数。
汽车从马车演化而来，本身就是在盒子的基础上不断优化发展的。相比起我们上一期《视觉动物》中介绍的大发Wake这个真正的“盒子车”而言，箱鲀这种“盒子鱼”的造型已经圆滑太多了，只能是个近似的“盒子”。盒子车在流动空气中的稳定性不好也是汽车工程师们早就清楚的。而箱鲀形体的阻力与不稳定性，其实对于汽车而言并不是什么问题。因为汽车转向不是靠舵面的，而是靠转向轮在地面摩擦力的导向。况且汽车的行驶稳定性也不完全取决于造型本身，还有动力性和车轮的附着力、悬挂结构、电子辅助系统等诸多因素影响。而且，相较于鱼类游泳时肌肉和鱼鳍的推动力，汽车上百匹的马力是远远凌驾于鱼类之上的。引用航空界的一句戏言，“只要推力足够大，板砖也能飞上天”。
而且，本人找到了一篇介绍奔驰Bionic概念车的文章。文中，与奔驰合作的斯图加特Rosenstein博物馆鱼类学部门负责人Ronald Fricke对为何选择箱鲀做研究对象进行了介绍，大意是说：鲨鱼、海豚、金枪鱼等这些真正流线型的动物的确阻力很低，但是它们的造型对汽车设计而言并不适用，因为长长的纺锤型结构会使得空间利用率很低。所以对汽车而言，并不需要足够低的风阻系数。而箱鲀这种立方体形状的小鱼，且能够在复杂的珊瑚丛中自由穿梭、灵活机动，才是合适的研究对象。
所以模仿箱鲀的真相，并不是真的单纯为了从箱鲀身上获得极低的阻力，而是希望在保持盒子形状的前提下，尽可能的优化结构细节，以达到风阻系数、空间利用率、结构强度的综合最优解，甚至还需要考虑生产制造成本与维修保养的成本。就如同箱鲀牺牲了流线造型与速度，换来了身体结构强度与机动性一样。箱鲀现在的结构，同样是经历过几百万年的自身演化与自然选择的最优解之一。
至于从鱼类的结构上学习如何降低汽车的风阻系数，航空领域在这方面早就研的很透测了，在汽车领域也做过很多尝试：各种跑车、赛车中不乏优秀的研究成果。更为极端的例子，所有争夺“最快的汽车”的车型都毫无例外的和超音速飞机一样，呈现出金枪鱼般的流线型造型结构。比如挑战世界汽车极速极限的寻血猎犬超音速汽车（BLOODHOUND SSC），不仅仅造型像一架飞机，其喷气引擎就来自台风战斗机。理论极速可达1690km/h。
对于工程师而言，没有完美的解决方案，只有最优的妥协方案。对于民用产品而言尤其如此。汽车永远是妥协的产品。因为设计汽车不能像设计卫星、宇宙飞船那样不计成本，更需要考虑量产后的成本以及用户能承受的价格。因此，所有在市场上销售的汽车都是不完美的妥协产物。
科学家“追求完美”，工程师“接受妥协”。对于箱鲀的不同评价，这就是科学家思维与工程师思维的差异。而强行把二者对立起来、制造矛盾，显然是“怼”错地方了。
本期《视觉动物》就到这里，我们下期接着聊。
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