【卡车之家 原创】如果我给你说，“只要在集装箱尾门上装几个扰流板，能让你的油耗降低5%，一年省2万油费”，你信吗？想必很多卡友都会对这样的观点存疑，因为我一开始也是不太相信的。
对于“利用空气动力学降低油耗”这件事，有卡友认为“这就是忽悠”，也有卡友认为这是“用科学降低油耗”，当然也有卡友亲身体会过“尖头车同工况下比平头省油10%”。
● 空气动力学不容忽视
车辆的行驶阻力与车速的平方成正比，消耗功率则与车速的三次方成正比。通俗来讲，每当速度增大2倍时，风阻就会增加4倍，而消耗功率会增大8倍。
也许对于速度较低的车，风阻不是行车阻力的主要组成部分，但对于速度较高的汽车，风阻就成了影响行车阻力和油耗的主要因素。有研究表明，一辆车以80km/h匀速行驶的时候，它有60%-70%的油耗是用来克服风阻的。
所以利用空气动力学降低行车风阻，对降低高速行车的油耗非常有帮助。
今天咱们就以美国商用车零部件生产商Stemco旗下最新的TrailerTail（挂车后部空气动力学装置）自动节油系统为切入点，聊一聊为了为了节省卡车的油耗，在空气动力学上，都出现过那些有趣的实验和产品。
● TrailerTail为何能省油
TrailerTail最早期的产品于2008年推向市场，引起了较好的市场收效和反馈。2015年，TrailerTail被美国知名的商用车零部件生产商Stemco收购，并推广成为美国和加拿大公路上，主打的挂车空气动力学套件产品，2015年就有超过55000个用户在使用。据Stemco称，该产品经过了SmartWay认证，可节省5%的燃料。
2018年，Stemco发布了最新版本的TrailerTail，它可以在挂车速度达到每小时35英里（56公里/小时）时，自动展开，并在卡车完全停止或倒车时自动闭合，无需驾驶员手动开启，更加便利安全。
为什么TrailerTail在集装箱尾门装了几块折叠门板，就能省油了呢？
这里涉及到一个知识点——“压差阻力”。当卡车高速行驶时，挂车尾部会形成紊流区，压差阻力的大小取决于紊流区的大小。气流变成紊流后，会形成部分真空区，让车尾压强小于车头，会形成一个向后“拖拽”卡车的力量。
在加装了TrailerTail后，挂车尾部的扰流板能起到对气流的疏导作用，减少紊流区的产生，降低压差阻力，从而达到节油的效果。
较为相似的，还有从概念、图纸上就与挂车集装箱一体化生产的“挂车尾部空气动力套件”，例如“梅赛德斯-奔驰 航空挂车”。其后端的扰流板套件长度约400mm，是降低风阻的关键部分，并且它还具有折叠功能，便于装卸货物。据梅赛德斯-奔驰称，这款“航空挂车能将风阻降低18%，油耗降低5%。
● 行车空气阻力的组成部分
“TrailerTail”和“梅赛德斯-奔驰 航空挂车”主要是通过降低挂车尾部的“压差阻力”来达到节油的效果。那除了“压差阻力”，卡车行驶时产生的空气阻力还有哪些部分构成呢？
1.表面阻力：指气流通过车辆外表面时产生的摩擦力，对卡车来说，该阻力主要由车辆外形、挂车外形和车身上的保险杠、后视镜、大灯等部件构成。
2.诱导阻力：诱导阻力也属于压差阻力的一部分，是车辆行驶时顶部和底部的空气压力不同所造成的。
3.车内阻力：是气流经过车辆进气格栅、散热器、发动机等车辆内部构件时所产生的阻力。
那结合这几点，我们来看看，卡车身上还有哪些地方可以利用空气动力学来达到降低油耗的目的。
● 依靠车头造型降低风阻
如果将单位内垂直平面物体的风阻系数设定为1.0（Cd），那一般卡车通常的风阻系数为0.6-0.8左右，作为参考：一般轿车的风阻系数在0.28左右、SUV在0.35左右；已知的自然界中，水滴的风阻系数最低，仅有0.05。
早期对“卡车空气动力学”进行科学实验的，是上世纪七十年代的一位美国宇航局的工程师Edwin J. Saltzman，他说服了NASA的项目管理部门，在1973年展开研究项目，选择了一辆两轴厢式货车，最终经过其团队多次实验，他们利用铝合金覆盖件将该车的风阻系数降低至了0.242。
后来NASA又利用一台福莱纳卡车进行改装，最终该车将空气阻力降低了54%，搭配挂车尾部的扰流板，还能继续降低15%。当车辆以每小时55英里（88公里）时速匀速行驶时，百公里油耗能够降低25%。综合当时卡车的平均油耗来看，一年能够节省25850升燃油。
1988年，彼得比尔特卡车生产商把旗下的352与362车型，针对空气动力学进行了大胆升级，推出了图中的372车型。该车的主要变革在于整个前部都采用了圆滑的弧面设计，大灯稍稍凹陷，竖直的进气格栅能让气流快速通过。
通过测试，彼得比尔特372的风阻比362车型低了超过50%，百公里油耗低至了21至23升，取得了巨大的进步。但从当时来看，相比于美国传统卡车方方正正的造型，372的革新突破传统太多，当时并没有获得美国卡车司机的关注和认可。
2008年5月30日，一辆车货总重40吨的奔驰Actros 1844LS 4X2牵引车，飞驰在意大利南部的Nardo高速环形赛道上。经过12728公里的测试，这辆车创造了吉尼斯世界纪录，百公里平均油耗低至19.44升。
2020年9月16日，中国重汽新一代黄河重卡发布上市，该车可以说是国内卡车注重空气动力学的代表。重汽黄河在设计生产的过程中，联合国内外知名CFD分析咨询公司进行了52轮列车风阻和外流场设计优化，通过匹配低风阻挂车，风阻系数低至0.37。按照干线物流运输平均车速85km/h，年行驶里程30万公里计算，同比降低油耗10%，全年可节省总费用5-6万元。
电动重卡中，注重空气动力学的代表有，特斯拉纯电重卡Semi，该车计划于2022年批量交付用户使用。Semi重卡采用了前卫的“座椅中置”单人驾驶室布局，大幅降低了车身的迎风面积，加上平滑、流线的车身造型，其风阻系数仅为0.36。
● 车身构件降低风阻
利用车身构件降低风阻，几乎是如今所有卡车生产商都在做的事情，其中顶部导流罩、侧面导流罩和流线型的前保险杠，现在基本上已经成为每一辆牵引车的标配。一些高端牵引车还会带有原厂的侧裙板，和无级调节的顶部导流罩。
● 挂车也是降低风阻的重要一环
现在牵引车所使用的大多数集装箱式挂车，都采用了规规矩矩、四四方方的造型，这显然与空气动力学所倡导的“流线型”截然相对。如何在保障装货方量的前提下、不缩减货厢尺寸，又兼顾到空气动力学呢？
首先的一点，就是缩短挂车和车头之间的距离，减少气流对挂车前端的2次冲击，让气流从车头过渡到挂车时更加顺滑，减小风阻。由国外一份沃尔沃卡车进行风洞试验的研究材料显示，当挂车与车头的间隙由0.85m增大到1.5m时，燃料消耗增加了3%。
另外一点，就是尽可能的将挂车的边角设计成弯曲的弧线，让气流经过时更加平滑，这一点国内很多物流公司已经注意到，并开始应用了。
还有一点，挂车上也可以进一步安装空气动力构件，例如侧裙板和气流扩散器。侧裙板一方面可以降低整车的风压中心，提高整车的稳定性；另一方面可以阻挡两侧气流被吸入车底，减少挂车下方的气流堆积，使气流流动更顺畅，降低风阻。
● 编后语
可以发现，随着时代发展，卡车越来越重视空气动力学的应用，希望通过降低整车风阻系数，达到更加节油的目的，并希望这样的优势能给车辆带来更强的市场竞争力。而且，对于未来的新能源卡车来说，尤其是纯电重卡，为了提高高速行驶的续航里程，降低风阻更是重中之重，往后，我也相信会看到更多空气动力学知识被应用到卡车上。
那卡友们还知道哪些被应用到卡车上的空气动力学知识吗？可以一起来聊一聊。（文 刘振凡）
