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重卡的低風(fēng)阻造型

2020-09-20 18:50:39·  來源：AutoAero  作者：佟忠慶  
　
商用車（Commercial Vehicle），是在設(shè)計和技術(shù)特征上是用于運送人員和貨物的汽車。商用車包含了所有的載貨汽車和9座以上的客車，分為客車，貨車、半掛牽引車、
商用車（Commercial Vehicle），是在設(shè)計和技術(shù)特征上是用于運送人員和貨物的汽車。商用車包含了所有的載貨汽車和9座以上的客車，分為客車，貨車、半掛牽引車、客車非完整車輛和貨車非完整車輛，共五類。在整個行業(yè)媒體中， 商用車的概念主要是從其自身用途不同來定義的，習(xí)慣把商用車劃分為客車和貨車兩大類
  
下面以貨車中最為常見的重型卡車為例說明商用車用到的減阻措施及外形的發(fā)展趨勢；在城市中卡車由于空氣阻力而導(dǎo)致的燃油消耗達到總消耗的10%到25%，而當(dāng)在高速上行駛時，用于克服空氣阻力而消耗的燃油竟然達到驚人的35%到55%，所以對于重型卡車來說，實現(xiàn)降阻對其意義更為明顯。
     
從結(jié)構(gòu)上貨車駕駛室又可以分為長頭和短頭兩種，對于國內(nèi)而言，短頭駕駛室的使用更加廣泛，相比于同等長度的長頭貨車，它可以一次性運載更多的貨物，且運載相同重量貨物時，短頭貨車的重量更輕； 從可空氣動力學(xué)角度來看，長頭貨車的氣動特性明顯優(yōu)于短頭貨車，根據(jù)相關(guān)研究表明，流線型卡車車頭氣動阻力只占整車氣動阻力的 50%左右，但非流線形卡車車頭氣動阻力可以達到整車氣動阻力的 80%；
   
傳統(tǒng)短頭貨車上比較常見的減阻措施整體上可以分為兩類，首先是添加空氣動力學(xué)附件包括車頂導(dǎo)流罩、側(cè)導(dǎo)流板、側(cè)裙板、尾翼、遮陽板和擾流器等，下面以車頂導(dǎo)流罩，導(dǎo)流器和尾翼為例具體說明；
（1）車頂導(dǎo)流罩，基于重型卡車的用途，使得掛車車廂有一部分高于駕駛室，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得卡車在行駛時，有較大的氣流從正面直接撞擊到貨箱，致使氣動阻力大大增加。在駕駛室頂部安裝導(dǎo)流罩，可以使得氣流更為平順的流過，減少正面來流沖擊，有效降低氣動阻力導(dǎo)流罩上部與貨車頂部平齊，即減小氣流從駕駛室到貨箱的流動分離；進而改善流場，降低空氣阻力；
圖1 駕駛室頂部導(dǎo)流罩
（2）貨車“尾翼”，由四塊張合的板組成的位于貨箱尾部的導(dǎo)流板，在貨車高速行駛時，通過它來改善尾部流場，以此降低壓差阻力，實現(xiàn)對車輛的減阻；
圖2 貨車尾部導(dǎo)流板
（3）側(cè)導(dǎo)流板：如下圖所示，側(cè)導(dǎo)流板位于貨車牽引車駕駛室前輪上部，在高速行駛時，貨車也可以通過它來抑制渦的產(chǎn)生，來減小阻力；
 
圖3 側(cè)導(dǎo)流板
（4）裙板，通過在卡車的掛車下部加裝側(cè)裙板，減少直接進入掛車底部的氣流量，實現(xiàn)阻力系數(shù)的減小。但由于路況等因素的限制，在國內(nèi)應(yīng)用并不是很廣泛；
（5）對于細節(jié)的優(yōu)化，如后視鏡，霧燈，外部遮陽板的形狀，A柱傾角等對整車阻力影響較大的因素進行優(yōu)化；
   重型卡車盡管可以通過各種方法降低風(fēng)阻，但效果并不十分明顯；在2019年2月13日，歐洲議會和理事會就歐盟委員會關(guān)于修訂重型貨車重量和尺寸的指令（96/53/EC）提出了臨時協(xié)議。從2020年9月1日起，歐洲卡車制造商可在未來將其駕駛室長度增加80-90厘米；
  看似不足一米的加長卻能夠使得重卡造型發(fā)生巨大的變化，長度的增加不僅增加碰撞吸能區(qū)，而且可以設(shè)計出更加符合空氣動力學(xué)的低風(fēng)阻車身；接下來我們來看兩款新式卡車造型；
（1）短頭卡車長度雖然有所增加但相比于長頭車型依舊相差較多，仍在短頭車的范圍內(nèi)；駕駛室長度的增加可以使得駕駛室外部造型更加接近流線型；下圖為奔馳推出的一款概念車型，預(yù)計2025年量產(chǎn)的無人駕駛牽引車，從圖中可以看出對比于傳統(tǒng)重卡牽引車駕駛室，其有一個明顯的圓弧形設(shè)計；
 
圖4 奔馳2025概念卡車
（2）前不久，中國重汽在濟南正式發(fā)布“黃河”品牌全新一代重型卡車；下圖即為黃河重卡牽引車的煙流實驗結(jié)果，從下圖中可以看出黃河重卡駕駛室前端呈現(xiàn)大圓弧，A柱傾角從傳統(tǒng)車型的18度增加到30度，整個頂棚呈現(xiàn)流線型，與導(dǎo)流板融為一體，反光鏡也采用流線型設(shè)計，同時去除了外部遮陽板等會造成干擾阻力的汽車附件；
   根據(jù)企業(yè)公布的結(jié)果，其風(fēng)阻系數(shù)達到了0.37，而現(xiàn)在市場上其它重卡車型風(fēng)阻系數(shù)普遍在0.5-0.6之間；
圖5 新一代“黃河”重卡
從整體趨勢上看，貨車駕駛室的整體造型逐漸趨近于流線型，A柱傾角逐漸增大，整個車身弧度更大，更加趨近于“子彈頭”的造型；駕駛室外部附件簡化，如用遮陽簾取代內(nèi)部遮陽板等，同時駕駛室上附帶有用于引導(dǎo)氣流的凹槽，
 
AutoAero是吉林大學(xué)張英朝教授團隊建立的專業(yè)汽車空氣動力學(xué)微信公眾號，致力于普及汽車空氣動力學(xué)知識，傳播汽車空氣動力學(xué)。推廣包括流體力學(xué)基本理論，汽車空氣動力學(xué)及熱管理水管理等基礎(chǔ)知識，乘用車氣動造型設(shè)計，卡車氣動造型設(shè)計，風(fēng)洞實驗技術(shù)等多方面的內(nèi)容。歡迎有興趣的專業(yè)人士閱讀、關(guān)注、共享！
 
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