聊聊Hypercar的空气动力学设计

2019-08-02 21:12:30·  来源:中汽中心空气动力学实验室  
 
爱车的朋友们都知道每年车展都是汽车界的盛会,在这里我们能看到新奇超前,让人眼前一亮的汽车产品,各大车厂更是为此在私下里用尽了心思,奉献了汗水才做出一届
爱车的朋友们都知道每年车展都是汽车界的盛会,在这里我们能看到新奇超前,让人眼前一亮的汽车产品,各大车厂更是为此在私下里用尽了心思,奉献了汗水才做出一届又一届堪称里程碑式的作品,推动着汽车技术向前不断发展。今天我们就聊一聊那些极品中的极品——Hypercar

 
一、何为Hypercar?

这还要回顾高性能跑车从 Supercar 至 Hypercar 的发展过程:

人们第一次使用“Supercar”一词还要追溯到上世纪60年中期,英国知名汽车杂志《Car》第一次使用了”SuperCar”这个词语,当时是在形容名噪一时的兰博基尼Miura,这款车开创了中置引擎跑车的先河,并且她还有一副独一无二、富有魅力的“睫毛”。不过追本溯源的话,这个词语更是来自60年代初期老爷车Ensign Six的广告之中。
 
兰博基尼Miura

渐渐地人们对Supercar的定义就约定在400匹马力以上,最高时速突破300km/h,百公里加速5秒以内等条件下,像我们熟悉的多数经典跑车品牌都有这个头衔的跑车。然而Hypercar真 的 很 严 格!需要突破800匹马力,并且超级限量发售。今天就带大家一起聊聊在近期关注度高的三辆hypercar:迈凯伦Speedtail、布加迪DIVO、柯尼塞格Jesko
 
二、迈凯伦的Ultimate series——Speedtail
 
第一眼看到这款冰晶蓝色的梦幻跑车,我们就能感受到它独特的气质。Speedtail 是迈凯伦有史以来第一款超级 GT跑车,在车型设计阶段,造型和空气动力学便如同艺术与科学一般完美的融合在一起,使它成为迈凯伦历史上最具空气动力效率的一款车,也是迈凯伦迄今为止最快的一款车。

它采用了开创性的 1050PS 混合动力系统,最高时速403km/h,其标志性的三座椅配置来自于他的前辈—McLAREN F1,其设计灵感来源于战斗机的驾驶体验。 
 
McLAREN F1

透过 Speedtail车身的每一个细节,都可以看到迈凯伦为了打造出有史以来最具空气动力效率的车所采用的众多创新设计理念:Speedtail 大幅加长的车尾与让它在跑车的世界里显得卓而不群,车身长达5137mm。工程师将车身上所有不必要的缝隙减少到了极致,并且Speedtail车身后部是目前在公路车上所使用的最大单件碳面板,采用最薄的碳纤维,整车质量只有1430kg。
 
 
充满动感的车身上每一条线、每一个弧度都有其存在的原因,那就是为了减少阻力,让气流紧贴车身。俯瞰时,车辆呈现出泪滴的形状 — 这是气动阻力最低的形态。

 
Speedtail的尾翼采用了全新的技术,摒弃了传统的后扰流板,取而代之的是在尾部后缘集成了可调节的主动副翼。副翼可以在高速下变形以提供下压力和空气制动器的功能,不过与传统铰链式尾翼不同的是,Speedtail 的副翼与车身融为一体,通过液压驱动碳纤维车身本身的弯曲来实现变形,其副翼的间隙仅有1mm!液压驱动的副翼会将压力的中心向后移动,从而增加车身后部的下压力。

 
此外,在电子后视镜的大趋势下,Speedtail也没有传统的外置后视镜,取而代之的是两个藏于车身的高清摄像头。由于比传统后视镜小很多,因此可极大程度地减少空气阻力,同时摄像头还能借助驾驶舱内的两块屏幕为驾驶者提供更宽的视野。当你准备选择“高速”模式在无人之地尽情狂飙的时候,摄像头会缩回,令 Speedtail 纯粹的外形不受干扰,同时铝制主动悬架还会降低35mm来紧贴地面。

 
行驶时车轮会产生紊流,这会增加阻力并减缓车辆的速度,我们可以发现 Speedtail 前轮有一块独特的轮罩,这是采用轻量化碳纤维所制成的 20 英寸空气轮罩,轮罩本身并不随车轮旋转,而是固定不动的,由此令通过的空气紧贴车身,从轮罩内流出的气流还会被引导至蝴蝶门下侧的气道当中。
 
 
除此之外,前大灯下的气帘,后部中空的车身结构,隐藏起来的倒置排气口等等细节设计都为这辆车的空气动力学性能提升提供了保障。在迈凯伦刚发布售卖时,106辆的配额便被销售一空,大家可以考虑一下去淘个模型吧~
 

 
三、布加迪DIVO——110周年的完美敬意
 
布加迪DIVO的名字源于传奇赛车手阿尔伯特·迪沃,他1895年出生于法国,意大利血统,1919年开始从事赛车运动之前,他曾是一名空军飞行员和机械师。他于1928年加入布加迪,在仅仅一年之后,他便驾驶布加迪35车型在西西里的传奇复杂赛道Targa Florio夺冠。迪沃于1939年结束了他的车手生涯,但仍活跃在这项运动中。1962年,他是国际赛车俱乐部F1的创始成员之一。
 

新版的布加迪DIVO看起来比过去的设计更加激进,通过缩小布加迪标志性反“C”线,使车身在视觉上有一个明显的水平划分,上部体现流畅的曲线感,而下部更多的是表现强有力的技术外观。楔形外形和上升的腰线将驾驶舱向前推进,即使在静止状态下,DIVO也展现了一个非常动态的外形。
 
 
DIVO采用了开口更大前端更突出的前格栅设计,可以提供更好的冷却效果并且增加前部额外的下压力,翼子板两侧硕大的空气幕管道增强了车周围气流的平顺性。通过马蹄型格栅吸入的空气通过发动机罩上部的开口流出,以产生额外的下压力。轻型LED大灯非常紧凑,只有35毫米高,并且轮胎上方开口允许额外的进气来冷却制动器。
 
 
为了向布加迪57SC车型致敬,车身后部上方的中央鳍也起到了功能性作用,防止空气在后部引起湍流。车顶上的NACA进风口与发动机罩中的出风口形成气流连接通道,有助于引导空气流向后扰流板。由液压驱动的后扰流板宽183cm,比CHIRON宽23%,大大增加了空气制动器的性能。
 
 
可以说DIVO是CHIORN的血统延续,布加迪打造这款车的目的是为了做出一款更轻,弯道性能更好的超级跑车(Speedtail则是关注直线性能),在Nardo场地赛道上,DIVO最终成绩比CHIORN快了整整8秒。不过由于DIVO能比CHIORN多产生90kg的下压力,导致对轮胎的要求也更高,然而现在能够满足跑到420公里以上的轮胎还只有米其林这款特殊订制的轮胎,所以DIVO的最高速度被限定在380km/h,虽然搭载的W12引擎有1500匹的马力。
 
布加迪 CHIORN

此外今天还想给大家介绍一下布加迪标志性的主动尾翼,虽然DIVO上的尾翼不可收回但是仍能在制动时作为空气制动器,接下来我们以威龙的尾翼来认识一下。
 
首先威龙能以惊人的2.6秒将速度从0加速到100km/h,若它以标准模式在100-180km/h的速度下行驶,车辆将保持原状态。
 
当车速超过180km/h时,布加迪切换到操纵模式。为了增加下压力和减小风阻,汽车前部悬架将降低90 mm,后部悬架降低102 mm,同时前扩散器活门打开7°角,后翼和附加后扰流板完全升起展开,以支持转向动力。
 
当制动速度超过200 km/h时,后翼变为空气制动器。在不到0.4秒的时间内,后翼倾斜到55°角。由此产生的空气阻力和强大的后下压力将减速值从1.4g增加到2.0g,同时使制动稳定性最大化。
 
当车速超过375km/h,威龙达到最高速度模式,在行驶前必须用最高速度键启用该模式。转向将受到限制,车身进一步降低,前扩散器活门再次关闭,后翼和后扰流板收回到限定角度。
 
是不是看着就很有速度感?虽然布加迪一直以极速著称,但是多年来一直有一个冤家对头,那就是来自瑞典的幽灵-柯尼塞格。
 
四、柯尼塞格Jesko-全新一代的幽灵战车
柯尼塞格在2019年日内瓦国际汽车展上推出了一款全新的超级跑车——Jesko,Jesko继承了前辈Agera RS留下的急速斗篷,为那些寻求终极性能的人提供专注于赛道和可合法上路车辆。
 
Jesko是以柯尼塞格公司创始人兼首席执行官Christian von Koenigseg的父亲之名命名的。
 
 
Jesko von Koenigsegg是柯尼塞格在其形成时期的一个重要人物,他相当敏锐的商业头脑帮助公司度过了许多早期的挑战。现在80多岁的Jesko von Koenigsegg和他的妻子在2019年日内瓦车展上亲临现场,观看他那辆同名的汽车被介绍给全世界。
 

 
全新的Jesko继承了原来的Agera系列,不仅继承了该系列产品的一个位置,而且还继承了丰富的设计遗产。在Jesko的设计上也能找到Agera系列的影子,例如,车身后部的倾斜造型便是继承而来,标志性的环绕挡风玻璃也在那里,前大灯在保持以前的风格的同时,又展现了自己的身份。虽然Jesko看起来比Agera和Regera要小,但它实际上比Agera高30mm,长40mm,这样可以更方便地进出,并且提供更宽敞的客舱和更好的能见度。
 
Agera和Jesko
 
Jesko的空气动力学设计理念只有一个目标,那就是在赛道上表现出色。
 
由于Jesko是一款全新的汽车,柯尼塞格重新设计了全新的后扰流板、前分流器和新的后扩散器。这些套件形成了主动空气动力学和气流控制的核心,在最大限度地减小阻力的同时,使下压力最大化。
 
柯尼塞格环绕式的挡风玻璃在汽车的空气动力学性能中一直起着至关重要的作用,因为没有其他挡风玻璃形式能够提供相同的阻力效率和高速稳定性。它还减少了车身上部的升力,并为后扰流板提供高质量的气流。
 
全新的双剖面后扰流板尽可能的向后延伸,以获得最大的下压力和操控能力。按照柯尼塞格one:1中首次使用的设计方式,将后扰流板安装在车身后部顶部,对车身尾部上侧面的干扰降到最低。后扰流板设计成回旋镖形状,以最大限度地扩大扰流板的表面积,采用更大的攻角来产生更大的下压力。
 
 
前分流器是柯尼塞格在车上使用的最长的分流器,其下面集成了主动襟翼,最大限度地提高了赛道性能。增大的襟翼以平衡汽车后部扩大后扰流板,这种平衡对于管理转向过度和转向不足至关重要。主动前襟翼在刹车时释放下压力,防止汽车的前部刮到路面上。
 
另外,使气流效率高有两个重要原因。首先,在需要的地方引导空气,无论是用于下压力、发动机进气或冷却。第二,尽可能有效地引导多余的空气以避免产生湍流。Jesko的设计考虑到了这一点,后扰流板的角度是可变的,能够选择最大下压力或低阻力设置,根据驾驶条件自动控制。甚至后视镜也起到了作用,增加了20公斤的下压力。
 
在冷却方面,来自汽车前部下面的空气被引导到两侧的中冷器入口。车门后部进气口一直保持打开状态,以允许最大的气流,从而将发动机舱中的热量排除。
 
发动机盖经过了重新设计,在进气侧有一个“翻滚”阀,以增加空气被泵入发动机时的湍流,湍流空气提供了更快的燃烧速度,从而导致更高效和有效的燃烧。车身前部采用一级方程式的新铸造技术,以生产出既坚固又轻的车身。
 
JESKO搭载了Agera的5.0升双涡轮增压V8发动机的升级版,转速可达8500rpm;在使用E85乙醇燃料的情况下,可以实现最高1578匹马力的输出、1106lb ft(1499N·m)的扭矩。
 
Jesko以250km/h的速度行驶时,在高下压力的设置下提供800公斤的下压力载荷。这个数字在275 km/h时上升到1000 kg,并且最终能达到1400kg。这些数字比柯尼塞格One增加了30%,比Agera RS增加了40%。这种专注于平衡最大下压力和最小阻力的设计,是柯尼塞格有史以来最具空气动力学综合设计的一款车型,他们与设计团队合作,将这一能力与流畅的造型相结合,造型做了设计,然后进行了风洞测试,再重新调整,然后进行了一次又一次的风洞测试。这种进化使柯尼塞格设计出了一种在视觉上令人惊叹,同时提供惊人的空气动力学能力的设计。
 
 
五、小结

看了以上的三款超级跑车的设计,我们能够感受到空气动力学在超跑的设计中是多么重要,随着乘用车空气动力学技术的提升,降阻,降噪,保证侧风稳定性,关注前后升力等多方面综合开发空气动力学性能的已成为当今的主流。希望通过以上分享能够给大家一些启发,更欢迎各位朋友前来交流!
 
 
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