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"子弹头"楔形卡车大揭秘 不仅降低风阻有一套 还能节约你的加油钱!

"子弹头"楔形卡车大揭秘 不仅降低风阻有一套 还能节约你的加油钱!

卡家大川

2023-03-24

【卡车之家 原创】在运价低迷,油价波动较大的今天,我们卡友如何能够节约车辆使用成本(油耗),实现“降本增效”的运输方式呢?可能大部分卡友都将关注度放在了动力链和底盘,自重之上,殊不知,在我们日常驾驶的卡车上还有一个非常关键的“部位”影响着我们的成本支出,这个“部位”就是卡车车头的造型设计。

常见的重卡车头造型有哪些?相信我们卡友最为熟悉的就是平头造型和长头造型了,而近年来,第三种重卡车头造型逐渐出现在了我们卡友面前,那就是楔形(子弹头)造型。

介于平头和长头之间的造型:楔形卡车

不知道各位卡友有没有关注工信部和往期我们卡家推送的文章,在工信部第363批、367和369批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中,公示三款“个性十足”的新产品,分别是一款南京金龙和两款江淮与造车新势力“DeepWay深向星辰”合作开发而来的纯电牵引车。

为什么说这两款车个性十足呢?原因是这两款产品一改传统卡车方正的造型,为减少行驶的阻力应用了楔形车头,甚至将隆起的轮拱、铰链后置的电动车门等跑车元素也融入其中,显得十分具有科技感、未来感。

不止如此,我们国内的黄河X7、远程星瀚H还有特斯拉的SEMI都采用了这种楔形车头设计;采用这种造型设计的重卡除了外观更加科技酷炫之外,最重要的一点就是为了降低行驶风阻,提高车辆的经济性。

有资料表示,第一次按楔形设计的汽车是1963年的司蒂倍克·阿本提,而楔形造型同样也被应用在高铁,动车等高速铁路之上,而在我们熟知的商用车领域,2010年的曼恩就已经展出过楔形造型的概念车,曼恩的概念车和传统平头卡车相比,最大的不同就是A柱的倾角更大、保险杠的位置更靠前、整个外观造型更加具备流线感,可以说是介于平头和长头之间的重卡车头造型。

根据曼恩当年给出的资料,概念车主车配上定制的低风阻挂车,整体的风阻系数可以低至0.3,这个数值已经和一些跑车相当。而常规的平头卡车风阻系数都是在0.4以上,超低的风阻带来的好处就是在高速行驶的时候可以降低油耗,提升燃油经济性。

虽然说曼恩是比较早推出低风阻概念车的车企,但是后来一直没有进行量产,反而是重汽率先在国内进行量产。根据重汽提供的相关试验资料,黄河牵引车加上定制的低风阻挂车,整车风阻不超过0.37,这一风阻系数已经秒杀了目前国内绝大部分车型。

还有一个我们卡友非常熟悉的产品:特斯拉Semi,该车的外观设计同样是类似子弹头的造型,而且特斯拉更加激进,外观就像是用不锈钢板焊接起来的一样。根据特斯拉方面公布的资料,特斯拉Semi的风阻系数仅为0.36。

楔形造型大揭秘 看他如何降低阻力提升经济性

车头不仅是我们卡车的‘脸面’,更是实现降低燃料消耗提升经济性的关键造车技术之一。对于我们卡车来说,除了动力链标定、车辆自重控制等因素之外,想要实现较低的燃料消耗,那么车辆必须得具备优异的空气动力学性能。

可能有的卡友会说,平常我们运营的卡车大多数的驾驶时速在60-80公里左右,不能说车辆造型完全不会影响油耗,但是对于这个时速区间来说,造型对油耗的影响真的可以忽略不计。

但我们不能忽视的是,对于一些干线、快递、时效性较高的货物运输场景之中,行驶在高速公路上重卡比比皆是,当速度进入到高速区间时,行驶中的卡车会同时受到周围空气多种力的作用,比如空气阻力、气流升力、横向力、会车时的交会压力波、侧风带来的侧向力、纵向摆动力矩、扭摆力矩和侧滚力矩等等,都是阻碍卡车安全平稳高速行驶的敌人。

其中,空气阻力是卡车高速运行中,油耗增加的重要因素之一。简单来说,空气阻力由以下几种组成:

一是卡车车头迎风受到的正面压力,卡车尾部由于空气尾流引起空气稀薄而产生的向后的拉力,这样的压力差形成的阻力称为压差阻力。

二是由于空气粘性而引起的作用于车体表面的摩擦阻力。

三是在高速行驶时,上部的空气流速快,下部的空气流速慢,这样就导致了上部和下部的空气压力不同,下部的压力较大,二者的差值在水平方向上的力,称为诱导阻力,这也是空气升力在水平方向的投影。

四是车顶设备、门窗等车辆表面凹凸结构引起的干扰阻力。

五是冷却发动机、车内通风等等空气流经车体内部时形成的阻力,称之为内部阻力(内循环阻力)。

空气阻力会极大的影响车辆的行驶性能和油耗,而且,随着速度增大,车的风阻就会按平方规律增加;就像我们在大风天逆风而行必须得更加“用力”前进的原理一样;实验证明,一辆平头造型的半挂牵引车以88.5公里/小时的速度行驶时,每行驶1.6公里需要推开大约18吨的空气。

降低压差阻力和诱导阻力的最佳方案就是降低车身,采用流线型的设计,厂家的技术人员会根据空气动力学原理,进行计算机仿真模拟和模型实验(风洞测试),测试车体周围的气流、列车表面压力、气动力等参数,来决定最佳的车头流线型。

而降低摩擦阻力、和干扰阻力的方式就是尽可能的保证车身平整光滑,比方说一体式后视镜、导风罩、侧裙板、货厢尾翼等部件,这些就是楔形卡车造型设计的“原点”。

(PS:降低内循环阻力就是降低冷却发动机、车内通风等空气流经车体内部时形成的阻力,但对发动机性能和散热可能造成影响,这也是为何目前楔形卡车大多为新能源卡车的原因之一。

除了阻力之外,还有横向力、隧道和会车压力波影响着行车。不知道各位卡友有没有发现,我们在会车时;高速进出隧道;或是行驶在大桥、出山谷的高速路上,都会产生骤然的压力变化,这就是因为外部因素挤压空气导致车侧壁上的空气压力产生了波动,很容易导致车辆不稳,甚至可能会造成车辆横摆幅度过大、蛇形运动等严重后果。

为了解决上述的问题,我们可以通过加长列车流线型头部长度,采用扁宽型头型;调整列车头部截面变化率来进行解决和克服,再加上前文中说明的降低空气阻力的方式,楔式造型已经成为了现如今的最佳解决方案之一。

●  编后语

楔形卡车外形固然漂亮,但它们绝仅是加长这么简单。在优美的线条下不仅有空气动力学的支撑,还有材料学,设计学,制造学的知识作为基础,是一项非常庞大且又复杂的系统性科学,但是不可否认的是,不论是在航空航天还是在高铁领域,楔形造型的飞机、高铁已经带给大家高效、安全、舒适的使用体验感。

对我们商用车领域来说,要想提升燃油经济性,一方面需要加速对发动机的研发之外,优化车辆行驶风阻来降低能耗不失为是一个好的趋势。(文/张夼源 图/卡车之家 中南大学学报等网络)

注:本文为卡车之家原创,版权归卡车之家所有,任何媒体、网站或个人如转载、引用时,请须注明“来源:卡车之家,并标明作者”,对于侵权行为,卡车之家保留起诉权利。

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