01/25/2023

Tech Talk|风阻系数是如何测得的?

随着新能源汽车的普及,“风阻”成为众多品牌新的宣传话题,用户在选购时也会将其作为一项重要参考。更极致的空气动力学表现不仅展现了车辆的设计功底,更对日常使用带来诸多新的体验。我们常说的“风阻”到底是什么?在风洞中如何测得汽车的风阻系数?EC7如何获得0.230低风阻系数?

本期Tech Talk,我们邀请了蔚来能量管理团队副总监 Max,带我们走进汽车风洞实验场,一起探秘汽车空气动力学设计的奥秘,在EC7的极致美学与空气动力学性能中,感受优雅的力量。


为了便于大家更深入的理解视频内容,我们提炼了四个相关话题,对Max的分享进行补充:

1.什么是风阻?

汽车品牌宣传的“风阻”,全称为空气阻力系数(Drag Coefficient),其最大来源是压差阻力——当物体在气体中高速运行时,前方空气挤压,形成高压区。被挤压的空气沿物体表面分散,尾部则相对空缺,形成低压区,就像物体被前面往后“推”,后面往后“吸”,从而形成空气阻力。

根据风阻测算公式可以看出,当外在环境因素相同(车速、空气密度),更低的风阻系数和更小的正投影面积,将使得行驶中的空气阻力更小。当我们无法改变空气密度、又要提升速度,而交通工具出于功能性考虑,无法过度减少正投影面积时(影响乘储空间),空气阻力系数成为唯一突破口。

2.什么是风洞?

风洞是一种测量气流对物体的作用效果的人造设施,在航空航天、汽车、建筑等领域,是重要的验证工具。世界上第一个风洞由英国航空学会成员韦纳姆(Frank H. Wenham)在 1871 年设计并制作。据资料描述。它是一个两端开口的3米长木箱,通过蒸汽机驱动风扇,最高实现17.9米/秒的风速。

早期木箱风洞/现代大型风洞

1901年(一说1900年),莱特兄弟为了验证自制飞机机翼的状态,制造了一个可产生约50米/秒风速的风洞,其复制品目前保存在美国国家航空航天博物馆。如今,从小木箱起步的风洞已发展为占地数十万平方米的综合性实验场,部分超级风洞的最高风速超过10千米/秒,可同时进行空气动力学与声学测试,甚至配套可模拟不同自然条件的环境风洞。

模拟极寒场景的风洞实验场

3.风洞如何测得风阻系数

汽车的风阻系数是通过实验场底部的应变式天平获得,即测试时车辆所停放的“大圆环”。其底部安装有弹性元件、测量电路等传感器,当气流作用于车体时,天平可测得动力载荷数据:三个力(法向力、轴向力与横向力)与三个力矩(俯仰力矩、偏航力矩与俯仰力矩),并通过系统计算得出风阻系数的数据。

而我们在许多宣传材料里所看到的烟流,更多目的是将气流的运动轨迹具象化,便于工程师实地观测空气流过不同结构的流动图形,及时调整角度、姿态并与历史记录进行比照。

4.EC7如何获得0.230低风阻系数?

为了将EC7的风阻表现发挥到极致,从最初的产品定义到造型概念、外形设计,再到工程测试、最终量产,蔚来空气动力学工程团队全程参与了EC7的设计。亚、欧、美三大洲团队协作,共进行800多次仿真优化与超80小时的风洞验证,最终实现了设计美学与空气动力学的优雅平衡。

延续蔚来家族式设计语言,更纯粹的X-Bar、犀利的Shark Nose、瞭望塔式的Aquila超感系统布局、动感的肩线、每一处细节都经过毫米级优化。同时,EC7的造型设计摒弃了修饰性的线条,精心打磨的有机形面不仅纯粹、凝练,对降低风阻也有很好的帮助。

标配的主动进气格栅、空气悬架、双模主动升降尾翼可进一步降低风阻系数,如果搭配可选装的20英寸低风阻竞风轮圈,当电动尾翼处于减阻档时,EC7的风阻系数将降至最低。

作为蔚来首款搭载并标配双模主动升降尾翼的车型,它从诞生之初就需要同时实现极致的设计美学与空气动力学性能:尾翼采用高强度、低自重的复合材料以实现强度与造型的技术指标;镜像机翼设计同时满足减阻档与极速档的功能需求——在增加局部下压力的同时,在减阻档时也不会产生额外的风阻。精巧七连杆支架,在实现更大开启范围的同时,能精准控制开启角度。减阻档、疾速档支持手动/自动调节,最大降低4%气动阻力或增加650N下压力,带来更强的操控信心和驾驶乐趣。

对汽车设计而言,极致美学与优秀的空气动力学性能往往相伴而行,那些驭风而行的经典外观纯粹、灵动,宛若一件来由风精心雕琢的艺术作品,蔚来EC7正是如此。随着经验的积累与新技术的运用,汽车的风阻系数、操控表现还将取得更多突破,蔚来的工程师们也将持续为大家带来更极致的驾乘体验。