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世界先進(jìn)汽車風(fēng)洞系列之保時捷空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞

2018-02-26 12:32:05·  
　
一、Weissach研發(fā)中心保時捷2014年宣布重新啟用改造后的Weissach研發(fā)中心。除了原有的外觀與內(nèi)飾的設(shè)計部門之外，再加上一個專門概念車打造區(qū)域。該中心總耗資2億美元，其中大部分預(yù)算是花在新的空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞上。保時捷宣稱，這將有助于減少跨地區(qū)之間協(xié)作所花費的時間，并有利于設(shè)計和氣動聲學(xué)的發(fā)展。Weissach研發(fā)
一、Weissach研發(fā)中心
保時捷2014年宣布重新啟用改造后的Weissach研發(fā)中心。除了原有的外觀與內(nèi)飾的設(shè)計部門之外，再加上一個專門概念車打造區(qū)域。該中心總耗資2億美元，其中大部分預(yù)算是花在新的空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞上。保時捷宣稱，這將有助于減少跨地區(qū)之間協(xié)作所花費的時間，并有利于設(shè)計和氣動聲學(xué)的發(fā)展。
Weissach研發(fā)中心一角
Weissach設(shè)計中心油泥模型制作間
二、保時捷新舊風(fēng)洞對比
保時捷早在上世紀(jì)80年代就建有一座性能良好的空氣動力學(xué)風(fēng)洞，但性能僅僅是“良好”對保時捷的工程師來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此保時捷計劃建設(shè)一座性能更加優(yōu)秀的汽車空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞—這就是這座最新風(fēng)洞的建設(shè)初衷。
保時捷原風(fēng)洞
保時捷以前的風(fēng)洞沒有配備移動地面模型系統(tǒng)，因此無法精確模擬車輛在道路上行駛時汽車與路面之間的相對運動關(guān)系，而在風(fēng)洞地面靜止的情況下，將形成一個不可忽視的邊界層，空氣在貼近風(fēng)洞地面時將減緩流動速度直至停滯，但恰恰是在車輛下方和車輪罩中蘊藏著巨大的改善潛力，可借助更佳的空氣動力設(shè)計大大提升車輛效率和行駛穩(wěn)定性。
負(fù)責(zé)管理和運行這座新風(fēng)洞的豪克·斯圖姆夫博士（Dr. Hauke Stumpf）說：“利用這座新風(fēng)洞，我們現(xiàn)在獲得的測試結(jié)果更貼近道路實際情況”。
從噴口看保時捷新風(fēng)洞測試段
 
三、天平和移動路面模擬系統(tǒng)
德國MAHA公司為保時捷提供了一套高精度的天平+五帶/單帶（可互換）移動路面模擬系統(tǒng)。保時捷最新風(fēng)洞的特殊之處在于，研發(fā)中心的測試工程師可以在兩種道路模擬系統(tǒng)中選擇：一是五帶系統(tǒng)，每個車輪下均有一個車輪驅(qū)動單元（鋼帶），中間是寬大的中央移動帶。“這樣我們可以更精確地測試。”斯圖姆夫博士說道。另一種則是單帶系統(tǒng)，車輛將在一條鋼帶上完成測試，這一系統(tǒng)更貼合實際狀態(tài)，但測試結(jié)果精確性卻有所降低。在“兼容并蓄”原則下，保時捷決定將兩種路面模擬系統(tǒng)結(jié)合在一起，重達(dá)20噸的移動路面系統(tǒng)將通過吊車可在數(shù)小時內(nèi)快速更換。
保時捷新風(fēng)洞配備的高精度天平系統(tǒng)用于測量車輛所承受的氣動力。天平能捕捉車輛承載氣動力極其微小的變化，從而幫助工程師測量出空氣阻力以及前后軸的升力和下壓力。借助高精度天平系統(tǒng)，保時捷可以將氣動力的測量精確至1牛頓。1牛頓相當(dāng)于100克物體所承受的重力，相較一輛1.5噸汽車幾乎不值一提，更何況當(dāng)該汽車行駛時速高達(dá)300公里時，其自重還要加上空氣動力所產(chǎn)生的下壓力。
天平+五帶移動路面系統(tǒng)
 
四、風(fēng)機系統(tǒng)
保時捷新風(fēng)洞由一臺直徑8米的巨大風(fēng)機為其提供風(fēng)力，最大風(fēng)速可達(dá)300km/h（跑車測試比乘用車測試風(fēng)速要高），風(fēng)機電機可輸出約7兆瓦即9300馬力的動力。在測試車輛空氣阻力時，測試用風(fēng)速為130 km/h（高速公路常見時速）。當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度測試或賽車運動研發(fā)測試時，將使用更高的風(fēng)速。
風(fēng)機最大可提供300km/h風(fēng)速
斯圖姆夫博士站在直徑8米的風(fēng)扇旁
 
五、聲學(xué)測量系統(tǒng)
在時速達(dá)到 200 公里時，新風(fēng)洞相較之前的風(fēng)洞安靜許多，因此聲學(xué)測試不再需要交予外部服務(wù)商（保時捷早期風(fēng)噪試驗大部分在FKFS風(fēng)洞進(jìn)行），在研發(fā)中心即可完成。這項測試與噪聲絕對值并無多大關(guān)系，而是測試細(xì)節(jié)，諸如：一個特定的外后視鏡輪廓或者新的車門密封圈對于聲波形成會有怎樣的影響等等。在進(jìn)行噪聲測試時，數(shù)百個麥克風(fēng)組成龐大的聲陣列（聲學(xué)照相機），用以識別車外噪聲源。
保時捷新風(fēng)洞的麥克風(fēng)陣列

保時捷Weissach研發(fā)中心的新風(fēng)洞并非單獨建造，而是與設(shè)計、車間、空氣動力研發(fā)部同在一幢大樓里。斯圖姆夫證實這是保時捷有意而為之：“空氣動力研發(fā)人員可在保證最高保密級別下快速測試設(shè)計方案。”美觀的外形與卓絕的空氣動力性能二者對于保時捷而言并不沖突。“因彼此相距很近，不僅促進(jìn)了不同領(lǐng)域技術(shù)的相互融合，更增強了員工之間的交流。”

CAERI 視點：
保時捷新風(fēng)洞作為目前世界上最先進(jìn)的汽車空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞之一，從董事會作出決議到新風(fēng)洞運行，歷時4年。該風(fēng)洞的設(shè)計公司為德國WBI公司，作為專業(yè)的風(fēng)洞設(shè)計公司，WBI為世界上許多著名的車企設(shè)計了風(fēng)洞，如豐田賽車風(fēng)洞，戴姆勒-奔馳最新空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞，奧迪空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞，同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞等。目前WBI正在為中國的第三方汽車檢測研發(fā)機構(gòu)—中國汽車工程研究院股份有限公司設(shè)計一座空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞和一座環(huán)境風(fēng)洞，這兩座風(fēng)洞的設(shè)計指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，預(yù)計2018年建成投入使用。讓我們期待這兩座具備國際水平的汽車風(fēng)洞早日建成，為中國自主品牌的崛起盡快發(fā)揮力量。
                                  作者：重慶中國汽研王勇  
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