目前，隨著能源的極度消耗和環(huán)境的不斷惡化，公路交通運輸業(yè)也面臨著嚴(yán)峻的考驗，根據(jù)國際能源總署的估算：公路運輸業(yè)的能源消耗占全球總能源消耗的14%，中國的石油消費量已達到1.3807×107 桶/日，占全球總消費量的14.3 %，其中約50%的石油用于交通領(lǐng)域，而路面占有率僅為1.1%的商用車就消耗了燃料總量的17%。在這樣的背景下，通過改善重型商用車的風(fēng)阻性能以進一步提升其燃油經(jīng)濟性成為當(dāng)下的研究熱點之一。對于重型商用車的風(fēng)阻性能優(yōu)化，主要包括駕駛室造型及其氣動附件、掛車造型及其附件，本文將對重型商用車的主要減阻措施及幾款典型空氣動力學(xué)優(yōu)化車型進行概述。

1. 主要減阻措施

1.1 駕駛室造型及其氣動附件

對于重型商用車駕駛室造型的優(yōu)化，主要集中在車體迎風(fēng)面造型以及自身突出部件（后視鏡、遮陽帽、喇叭、天線等）。對于駕駛室自身，主要考慮造型整體地圓滑過渡，避免氣流在迎風(fēng)面產(chǎn)生較大分離；對于自身突出部件，如后視鏡和遮陽帽，需要對其殼體及支座迎風(fēng)面造型進行優(yōu)化，對于某些可隱藏的突出部件，可將其置于機艙或頂部導(dǎo)流罩內(nèi)，避免與迎風(fēng)面氣流直接接觸。

駕駛室上用于氣動減阻的附件主要包括頂部導(dǎo)流罩、側(cè)部導(dǎo)流板、駕駛室兩側(cè)導(dǎo)流片、駕駛室下部氣壩、車輪處阻風(fēng)板和輪罩等。對于駕駛室頂部導(dǎo)流罩和側(cè)部導(dǎo)流板，其減阻機理為使氣流平順地由駕駛室流動至掛車而不發(fā)生分離，減小因氣流分離導(dǎo)致的風(fēng)阻增大。國外一份對沃爾沃卡車進行風(fēng)洞測試的研究材料顯示，當(dāng)牽引車和掛車間隙由0.85 m增大到1.5 m時，燃料消耗增加了3%。

1.2 掛車造型及其氣動附件

對于掛車造型的優(yōu)化，通常采取的措施為改變掛車頂部造型，實現(xiàn)對氣流的平順引導(dǎo)，使其更符合空氣動力學(xué)性能開發(fā)需求。在掛車氣動附件方面主要集中在側(cè)裙板和尾部導(dǎo)流裝置，通過安裝側(cè)裙板和合適長度的尾部導(dǎo)流板降低整車風(fēng)阻。相關(guān)研究表明，尾部導(dǎo)流板延長50cm，燃油消耗可降低2.5%，尾部導(dǎo)流板延長1m，燃油消耗可降低5%。在掛車空氣動力學(xué)套件方面，威伯科提供了智能化的解決方案：Opti Flow AutoTail和Opti Flow Trailer Skirt。
Opti Flow AutoTail為主動空氣動力學(xué)套件，能夠根據(jù)車速自動展開或收回尾板。經(jīng)過試車場的性能測試和車隊的驗證，在歐洲高速路上行駛（85公里/小時）時，Opti FlowAutoTail能產(chǎn)生每百公里高達1.1升的節(jié)油效果。OptiFlow Trailer Skirt為北美市場的商用車隊提供了一種輕量化的空氣動力學(xué)套件，該裙板采用聚雙環(huán)戊二烯制成，與大多數(shù)裙板相比，其質(zhì)量更輕、抗沖擊能力強且使用壽命高。在美國高速公路上，當(dāng)車輛加裝Opti Flow Trailer Skirt以時速65英里（105公里/小時）行駛時，能夠讓車輛百公里油耗降低1.8升。

2. 典型空氣動力學(xué)優(yōu)化車型示例

2.1 納威司達新LT系列

納威司達的LT系列一直具有卓越的空氣動力學(xué)設(shè)計，其新款LT駕駛室迎風(fēng)面基本呈流線型過渡，在匹配53英尺掛車且加裝空氣動力學(xué)套件時，其燃油經(jīng)濟性可提高12%，其中部分部件對燃油經(jīng)濟性提升的貢獻分別為：大裙邊6%、前保2%、后視鏡1%。

2.2 福萊納Cascadia

福萊納2018款Cascadia是北美市場第一款投產(chǎn)使用的半自動駕駛量產(chǎn)卡車，且在空氣動力學(xué)性能優(yōu)化方面進行了大量投入，通過設(shè)計20英寸長的駕駛室側(cè)導(dǎo)流板，全覆蓋的掛車側(cè)裙邊以及后輪罩等，相比于2014款，其燃油經(jīng)濟性可提升1.1%。

2.3 曼恩Concept S

在2010年德國 IAA車展上，曼恩展出了其概念車Concept S。后來，曼恩工程師在對駕駛室和掛車進行聯(lián)合設(shè)計優(yōu)化后，在2012年德國IAA車展上進行了再次展示，曼恩Concept S駕駛室線條流暢，掛車造型為魚背形仿生設(shè)計，無傳統(tǒng)后視鏡，與普通40噸半掛牽引車相比，其最多可以減少燃料消耗25%。

2.4 雷諾Optifuel lab3

雷諾卡車研發(fā)的Optifuel lab3技術(shù)研發(fā)重心之一在于優(yōu)化牽引車、半拖車的氣動性、互聯(lián)滾動阻力輪胎。通過“自適應(yīng)”掛車、外置攝像頭、低滾阻輪胎等減阻措施，與標(biāo)準(zhǔn)版雷諾卡車和拖車相比，其燃料消耗可降低13%。

2.5 雷諾Radiance

雷諾發(fā)布的Radiance概念卡車在造型上具有典型的歐洲卡車風(fēng)格，但相比于普通平頭卡車，其車頭略微前凸，整體與水平面呈一定傾角，兼顧了風(fēng)阻與駕駛室空間，駕駛室造型迎風(fēng)面以大圓角進行過度，引導(dǎo)氣流緊貼車身進行流動。

2.6 沃爾瑪WAVE

這輛卡車全名為 Walmart Advanced Vehicle Experience（WAVE），由沃爾瑪與美國彼得比爾特卡車公司（Peterbilt）、微型渦輪發(fā)電機廠商Capstone Turbine和Great Dane Trailer三家公司聯(lián)合開發(fā)的。盡管該車只是在測試階段，但其外形的空氣動力學(xué)設(shè)計對商用車在提升燃油經(jīng)濟性方面提供了新的思路和方法。

2.7 特斯拉Semi

特斯拉Semi重卡整體表面過渡平順，基本無尖銳突出部件，駕駛室前傾且長度偏長，據(jù)官方數(shù)據(jù)，該車試驗車輛的風(fēng)阻僅為0.36，優(yōu)于絕大部分同類車型。該車型為純電力驅(qū)動，據(jù)馬斯克表示Semi的綜合續(xù)航里程將會達到966公里。

3. 小結(jié)

現(xiàn)階段，雖然相關(guān)的法律或標(biāo)準(zhǔn)可能會限制重型商用車的空氣動力學(xué)設(shè)計，但隨著未來科技的發(fā)展以及節(jié)能減排對車輛的約束，現(xiàn)在看來充滿科幻感的重卡概念車或測試車將會成為未來重卡市場的主力。空氣動力學(xué)對重卡性能和品質(zhì)的提升具有至關(guān)重要的作用，這也是全新空氣動力學(xué)設(shè)計重卡廣泛推廣與應(yīng)用的基礎(chǔ)。相信在不久的未來，在空氣動力學(xué)的助力下，重型卡車將會上升到一個全新的層面。