先講點題外話,很多人都推過手推車,把車推動,需要咱們手上發(fā)出的力量(動力)比手推車收到的阻力大才行,這一點很好理解。
回到車輛運動的受力分析,車輛在行駛過程中發(fā)動機輸出的力是動力,車輛行駛過程中,車輛的動力克服了阻力,而向前行駛。車輛的主要阻力則包括滾動阻力、空氣阻力、爬坡阻力和其他阻力。
動力大于阻力使得車輛加速向前,直到達到車輛的最大速度(動力與阻力相同)。動力大于阻力的越多,車輛的提速越快。
一般情況下,車輛剛起步時,空氣阻力很小,甚至可以忽悠不計,主要的阻力來源是滾動阻力和在坡道上起步受到的爬坡阻力,而隨著速度的增大,空氣阻力也越來越大,增長的比滾動阻力快,滾動阻力則不會出現(xiàn)太大的變化。那為了獲得更高的速度或更低的能耗,需要降低車輛的阻力,尤其是空氣阻力。
那我們先看一下空氣阻力在車輛高速行駛時占了幾成阻力,首先看圖說話,據(jù)專家的試驗和計算,在車速達到100km/h左右時,風(fēng)阻能占到全部阻力的40%,根據(jù)下圖我們還可以看到,如果進一步提升車速,那么空氣阻力的將進一步增長,在全部阻力中的占比更大。
由此車輛高速行駛時,風(fēng)阻對行車的影響可見一斑。在夏天,很多專家建議車速超過70km/h時,關(guān)窗,開啟空調(diào)來降溫,比起開空調(diào)的方式,開窗增大了空氣阻力,開窗降溫的方式更費油。這也是空氣阻力影響的緣故。
空氣阻力跟哪些方面有關(guān)
通過科學(xué)研究,空氣阻力與車輛的形狀、大小和迎風(fēng)面積以及車速等緊密相連?諝庾枇εc車速的2次平方(車速×車速)成正比。
同樣的條件下,車速從40公里/小時增大到80公里/小時,速度翻了一番,但是空氣阻力會變成原來的4倍,當然不能為了降低空氣阻力,刻意降低行駛速度,那又與高效運輸?shù)某踔韵噙`背。
如何降低風(fēng)阻成了高速行車要關(guān)注的問題
既然不能刻意降低車速,也就只能從改變車輛的形狀、大小,來降低空氣阻力下手了。下圖是計算機仿真得到的牽引車受到空氣阻力的情況。
上圖比較了不同廠家的牽引車受空氣阻力的分析情況,曲線數(shù)值具體含義不去解讀,但是曲線的高低則相對直觀的說明了牽引車哪個部位受空氣阻力的影響較大。
具體對于牽引車而言,如下圖,車頭迎風(fēng)區(qū)域,牽引車與掛車之間的空隙,掛車底盤部分,掛車尾部是空氣阻力最主要四個部分。
車頭迎風(fēng)區(qū)域和掛車尾部在車輛出廠以后幾乎不可能做任何改變,能改變的只有牽引車與掛車之間的空隙和掛車底盤部分。
那么頂側(cè)導(dǎo)流罩和側(cè)裙擋板的重要性也就凸顯出來,頂側(cè)導(dǎo)流罩除了一定的美觀作用,更多是為了降低風(fēng)阻,頂導(dǎo)流罩一般是安裝在廂式載貨車和集裝箱牽引車的駕駛室上部,使得頂導(dǎo)流罩上沿與貨箱基本平齊,有效的降低空氣阻力。
側(cè)導(dǎo)流罩一般只在長途牽引車配備,略微外張,與貨箱兩側(cè)保持平齊,減少牽引車和掛車之間的空隙,形成相對外部隔離的密閉空間,也能有效降低空氣阻力。那么側(cè)裙擋板也不僅僅是保護行人和小車的手段,側(cè)裙擋板和上車踏板的包覆等也是有效降低空氣阻力的手段。
那么安裝降低風(fēng)阻設(shè)備的效果如何
有這樣一數(shù)字可以供參考,風(fēng)阻系數(shù)每降低0.03,可以使每輛車百公里油耗節(jié)省2%,那么安裝了頂側(cè)導(dǎo)流罩和側(cè)裙擋板,能夠降低油耗達2%~5%。
因為每個廠家的車輛有所不同,即使取2%的低值,按年行駛里程為20萬公里計算,因安裝降低風(fēng)阻設(shè)備(頂側(cè)導(dǎo)流罩和側(cè)裙擋板)一項,將降低燃油費近一萬元,應(yīng)該說效果還是非常明顯的。