将车速提到120km,为什么有些车发飘,有些车不飘?
日系车轻所以高速容易发飘?请不要别再被这些营销鬼话给忽悠了!本文正经科普,带您了解汽车高速行驶发飘的真正原因。作为一名汽车业内人士,我陪很多朋友一起去买过车,见过很多销售人员吹嘘:“俺家的车用料足、扎实,跑高速一点都不飘,不像日系车轻,一跑高速就飘
日系车轻所以高速容易发飘?请不要别再被这些营销鬼话给忽悠了!本文正经科普,带您了解汽车高速行驶发飘的真正原因。
作为一名汽车业内人士,我陪很多朋友一起去买过车,见过很多销售人员吹嘘:“俺家的车用料足、扎实,跑高速一点都不飘,不像日系车轻,一跑高速就飘。”
每当这个时候,我就会问:“按您这么说,那FI赛车才700公斤,只有家用车的一半重,不是早应该飞起来了?”
绝大多数三脚猫水平的销售人员此时都会被我问到当场愣住,然后开始顾左右而言他,尽量掩饰自己的尴尬。
事实上,车重确实是影响车辆高速稳定性的其中一个因素,但绝不是决定性因素,下面我们言归正传,具体展开来讲一讲关于汽车高速发飘的那些知识。
汽车高速行驶为什么会发飘?
我大学时候学的是车身设计方向,对于这个话题刚好专业对口,高速行驶车身发飘,这其实属于汽车空气动力学学科的范畴。
讲这个话题之前,我们先要讲一个科学原理,叫做伯努利原理,这个原理有一个著名推断:流体等高流动时,流速大,压力就小。
什么意思呢,我们可以用上面这个机翼截面图简单来解释一下。
上图中间白色这个就是飞机机翼的横断面,我们可以看到,机翼上面是一条曲线,而下面则接近于一条直线。
当机翼划过空气,机翼前端的空气只好被迫分开,从机翼的上下两侧分别通过,到尾部再重新汇合。
我们都知道,两点之间直线最短,所以机翼上面的空气就要比下面的空气走过的路程更远一点,为了能够顺利再尾部和下方的空气汇合,上面的空气也就只要走得比下面的更快一些。
根据伯努利原理,流速越大,压强越小,此时机翼上方空气的压力就比小面的小,于是下面的空气就给了机翼一个托举力,这也是飞机能够飞起来的基本原理。
我们再回过头来看汽车,同理汽车顶上的空气要比底盘下面的空气走更远的路,压力也就越小,所以底盘下面的空气,也就给了汽车一个向上的托举力。
而当车速越快,车身上下的压力差就越大,托举力也就越大,事实上只要车速足够快,汽车也是能够飞起来的。
这就好像有无数个看不见的氢气球绑在汽车上,带着汽车一起飘了起来。
当然,我们正常高速开车并不至于能够快到真的让车飘起来,这时候需要另一股神秘力量的加入,才会让我们在还没飘起来的时候感觉到汽车发飘,他就是横风。
正常在车子自重的影响下,风是吹不动我们的汽车的。
但在高速行驶时,由于空气的托举力抵消了一部分车辆的自重,这就导致车辆轮胎抓地的摩擦力不足,无法有效抵御横风的力量。
在这种情况下,驾驶人员就会因为外面风向和风力的改变,感到车身有忽左忽右的摆动倾向,甚至好像还有一股神秘力量,总是想要抢夺我们的方向盘。
遇到这种情况千万不要不要逞强,务必适当降低车速,保证安全。
讲到这我想大家对于高速行驶时车身发飘的原理应该已经有了基本的认识:车子自身的重力确实是一个重要的影响因素,但是高速行驶时候产生的托举力和横风侧向力更加关键,如果没有一个良好的结构设计来抵消这些力,就算是几百吨重的飞机,也照样飞得起来。
下面,我讲带大家一起,看一看汽车上都有哪些设计,会影响汽车的高速稳定性,我们选车的时候应该注意哪些细节。
整车重量
不可否认,车重确实会影响车辆的高速稳定性,如今的新能源车和传统的燃油车相比,普遍显得又快又稳,其中一个很重要的因素就是新能源车电池、电机的重量远远大于传统发动机变速箱的重量。
但从另一方面来说,车重又会直接影响能耗和购车成本,这也是几乎所有的车企都在追求轻量化的根本原因。
对于一般家用车代步车来说,车重几乎都已被车企压榨到了极致,不同车型之间重量相差并不多,对于高速稳定性的影响可以说是微乎其微。
底盘护板
也许很多人不理解,底盘护板不是保护底盘的吗,跟车辆发不发飘有什么关系呢?事实上,这又是一个营销谎言。
底盘护板就是一张薄钢板,有的甚至是塑料板,指望这点东西来保护底盘,不是开玩笑吗?
其实底盘护板真正的作用,是改善车底的空气流动。
在车底下有油管、排气管等东西盘根错节,空气流动混乱,再和进气格栅进来的空气相遇,产生了各种各样的涡流,使得原本流速就慢的底盘气流,更是慢上加慢。
这就像小溪里的流水,如果经过乱石嶙峋的表面,就会产生各种各样的漩涡,降低溪水的流速。
此时如果在车底加装一个平整的护板包裹起来,就可以大大减少空气湍流,并让空气更快的通过车底。
根据之前讲的伯努利原理,流速加快就会降低空气压力,减少向上的举升力。
那为什么销售推销底盘护板的时候,从来不说空气动力学的因素,而只是说保护底盘呢?
因为说空气动力学消费者不会买单啊,但如果说底盘防护,很多消费者都有“底盘磕碰焦虑症”,更容易掏钱包买单啊。
所以要不要装底盘护板,如果你是SUV并且经常要跑高速,我建议装;如果是轿车或者不经常上高速,那就没什么必要。
尾翼(扰流板)
尾翼不仅仅是耍帅,更重要的是在高速行驶过程中,给车尾提供一个向下的压力。
如果我们把尾翼从中间切开,它的横截面就如下图所示,有没有觉得很熟悉?
没错,尾翼的横截面,其实就像一个倒扣的机翼。
前面我们已经解释了机翼提供上升力的原理,那么把机翼倒扣过来,自然就变成了下压力。
此外,还有诸如前唇之类的空气学动力套件,也或多或少是为了给车辆提供更多的下压力,提高高速稳定性。
但是需要注意,尾翼的加装需要经过专业的空气动力学计算,随意改装可能会车整车载荷分布产生不利影响,得不偿失。
车身高度
帆船把帆打开就能开得飞快,把帆收起来就寸步难行,明明是同一艘船,为什么会不一样呢?
原因很简单,就是帆增大了船的迎风面积,兜住了更多的风,借了更大的风力。
汽车也一样,车身越高大,迎风面积也就越大,在同样的风速下,受到的横风力也就越大。
这也是为什么SUV普遍比轿车更重,但是高速开起来却没有轿车稳的原因。
此外,车身越高,车辆重心也就越高,车身的侧向稳定性也会相应地下降。
轮胎宽度
这个应该也好理解,轮胎越宽抓地性能就越好,能抵御的横向风力也就越大。
这里也许会有朋友会有质疑,抓地力其实就是摩擦力,但初中物理不是就讲过摩擦力与接触面积无关吗,怎么轮胎越大抓地力会越大呢?
初中物理说的摩擦力知识,是假设接触的两个物体是绝对刚性的,但轮胎橡胶明显不是刚性物体,所以与初中物理知识并不矛盾。
上面就是整车设计中会直接影响高速稳定性的几个关键因素,其实我们梳理一下:空气动力学套件、低趴、宽胎,这不就是高性能运动车的模样吗?
而反观家用车,则是走上了与之相反的道路,自然高速稳定性也就会差不少。
所以如果你经常跑高速,想要一台跑高速稳一点的车,就要关注这几个关键点。
上面讲的都是车辆本身的设计因素,实际我们在开车的时候,环境因素的改变,同样也会让平常高速不飘的车辆,变得飘了起来。
环境风速的影响
这里的风速影响,主要分为三个方面,分别是逆风、顺风以及横风,其中逆风和横风都会让我们的车变得更飘,而顺风则会让我们的车变得更稳。
先讲逆风,假设风速是40Km/h,我们的车速是120Km/h,这时候相对于空气而言,我们的车速相当于高达160Km/h,相比于无风的环境,车子受到的举升力更大,很可能就会变得飘起来;顺风环境下则正好相反。
而横风作为直接影响车辆稳定的罪魁祸首,它的风速变化,也会直接影响我们的车子是否发飘。
像在跨海大桥这种横风比较大的路段,别说跑120了,有时候跑100车子都发飘。
一般在桥梁、山谷、海边、隧道出入口等区域,都可能会出现横风,这也是为什么这些区域往往限速在100以下的主要原因。
雨雪天气的影响
雨雪天路面湿滑,轮胎抓地性能下降,影响的不仅仅是刹车性能,同样也会让车子的抗侧风能力更弱,高速更容易发飘。
车轮动平衡不良
有时候,车轮受多次补胎、异常磨损等因素影响,会导致动平衡不良,此时如果高速行车,方向盘就会出现明显抖动,也会让人觉得高速行车发飘。
不过这个倒也好解决,花10分钟找个汽修店从新做一下动平衡,立马就能消除。
说在最后
最后再总结一下:
- 车重是影响高速稳定性的一个因素,但不同车型差异其实并不大,对于普通消费者而言,这个因素影响微乎其微;
- 空气动力学套件、底盘下护板、轮胎宽度、车身高度这几项指标会直接影响车辆的高速稳定性,如果经常跑高速,还是建议舍弃一定的燃油经济性,选择操控性更好的车型;
- 天气等环境因素也会直接影响车辆高速稳定性,恶劣天气还是要适当降低车速。
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车企所制造的车子高速行驶中是否发飘取决于对产品的定位、认知,以及对消费者需求点的判断。厂家在设计时如果不考虑车辆在未来使用中高速行驶中的场景,那么这样的车子在实际使用中就很难获得高速行驶的稳定能力。
市面上行驶的车子很多高速行驶时稳定性良好,而有些则很虚浮(飘)。其本质在于厂家在设计时是否考虑到消费者对高速行驶中的需求,就比如欧系车无论德系、法系的底盘都很棒,高速行驶中的稳定性都不错,具有普遍性。原因就在于厂家在设计时考虑到了消费者对高速行驶、操控的需求,所以在对底盘进行基础结构设计时,就会设计出更适合高速行驶、操控的底盘。
反之如日系车企早期所打造的乘用车,在设计时就没有考虑消费者对高速行驶、操控方面的需求,所以在底盘结构设计上就不具备实现良好操控、高速稳定性的能力。底盘的基础结构设计不行(考虑的不全面),那么后天的调校所能起到的提升也是有限的,基础结构设计是核心。这与日本国内路况环境有关系,密度大、道路窄、限速规则还非常保守。
所以曾经很久一段时间很多日系车企所打造出来的产品高速行驶稳定性都不理想,底盘上零零碎碎一堆,高速行驶中的稳定性好得了么?所以车辆操控、高速稳定性对于大厂而言技术上都没问题,关键在于车厂想怎么去做。都说曾经的日系车飘,不也有高速稳如老狗的马自达么?都说日系车操控差,不也有EVO、STI、RX7、G37这类街道小怪兽么?
哪些因素决定了车辆的高速稳定性?
决定车辆底盘性能的因素有三点,其一底盘基础结构设计,其二后期调校,其三生产一致性控制。现在总能看到一些车友谈及底盘调校,实际上底盘调校并没有那么神奇,它受制于结构设计的上限。简单理解就是再好的调酒师也不能把泸州老窖调成茅台,再强的底盘大师也不能把扭力梁悬挂调校的比五连杆还好。
同样的调校能力五连杆一定更好,因为结构设计的上限就高。所以对于底盘性能而言结构设计是核心,对操控、高速稳定性的影响占比至少70%以上,而剩余的30%潜能则由调校来产生。底盘调校就是在硬件结构的基础上继续去拉高,也可以理解为针对硬件结构的一种优化。所以调校有作用,但调校不能把差的底盘结构变好,同理良好的底盘结构自身上限就高。
为什么一些车型跑高速会飘?
首先要说明一点,那就是车子飘不飘与重量没关系,F1赛车自重不到900公斤,可F1赛车会飘么?显然不会,所以汽车飘不飘、稳不稳与重量没关系。空客A380重100多吨可它能飘上天,所以道理很简单飘不飘关键看行驶中是否能产生足够的下压力,以及底盘是否存在混乱的扰流。很多早期的日系车底盘设计太过于杂乱。
如上图所示2010年左右的某日系车,发动机没有护板,底盘上沟沟壑壑太多,形成各路气道。当车辆高速行驶时气流就会在底盘上的沟坎中乱撞,形成无序的乱流,这就会对操控造成影响。这就好比刚从高速隧道中驶出的车辆,横风会抢夺方向盘一样,底盘的沟壑形成方向混乱的扰流,这同样会抢驾驶者的方向盘。
早期的日系车追求后排地板的平整,所以车身底部并没有预留嵌入排气管的空间。的确是使得后排地板更为平整,但同样也使得排气管凸出于底盘之外。如上图所示排气管直接凸出于底盘之外,这样怎么可能获得良好的操控?所以说曾经的一些老款日系车操控不好是必然的。再看看如今的同款日系车底盘,该有的护板一个不少,排气管内嵌也导致后排有了鼓包。
如今的日系车底盘平整程度已经不属于欧系车,所以无论是基于tnga平台的凯美瑞还是10代的雅阁都在强化运动性能。比如发动机低位布局、车头拉长,悬挂不再像过去那般软塌塌而是增加了韧性。而转向也不同于过去的虚位大,低速重、高速柔。理想的转向应该是转向力度随着车速的提高而不断变重变沉,而早期的日系车也不知道是怎么设计的低速不轻而高速不重,车子高速行驶转向还轻,那控制起来能不累么?
如上图所示基于tnga平台的凯美瑞与老平台车型的对比,侧倾差异有多大一目了然。高速行驶中侧倾越严重,变道、转弯时车身的晃动越明显。严重到一定程度高速行驶中的车子就如同船一般忽忽悠悠,这其实就是朋友们口中的日系车飘,高速动态晃晃悠悠就会给驾驶者一种车辆飘忽不定不受控制的感觉。实际上很多早期的日系车都存在这个问题,日产、本田、丰田均不能免俗。
所以高速行驶的车子或飘或不飘,关键在于厂家如何去设计、是否考虑到了驾驶者的高速行驶需求。而不应该产生车系歧视,早期的日系车的确存在高速不稳、操控差之类的问题,原因在于底盘不平整、悬挂软、转向不线性、重心靠前、底盘离地高、刹车软等多种问题。从这些可以看出早期的日系车在设计出只考虑到了舒适、省油、轻便、不易损坏等方面,但并没有考虑高速驾驶时车辆的操控如何。
如上图所示早期的帕萨特、迈腾,底盘是多么的平整,对比同时期的日系车简直是天壤之别。所以如今的日系车开始重视操控,设计也越来越运动、年轻化,所以操控的提升是从基础结构设计开始的。只有优秀的底盘才能被调校深挖潜力,而十几年前的日系车底盘就算是PSA的工程师调校也很难获得理想的操控,上限太低了。所以想让汽车操控好并没有那么复杂,做到最好很难、但做到不差不飘很容易。
想让车子高速不飘无外乎是保证底盘足够的平整,重心尽可能下降,悬挂要有足够的支撑能力,前后轴荷比尽可能相接近(50:50太极端,差不多就行),转向虚位小点、灵敏一些即可。为啥日系的马自达几乎每代、每款产品操控都不错、跑高速都挺稳?道理很简单因为马自达产品定位运动,所以对操控性能更走心,也会设计出更适合运动、更有操控性能的底盘结构。最近这些年来其它日系车企也在改观,也在逐渐放弃过去的老理念,操控性能也在不断提高。所以最近几年出品的日系车其实也不飘了。
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