春节回家,可一定小心气动侧力啊!

autocarweekly 01-11

又到一年壮观的哺乳类动物大迁徙的时候了,大家归心似箭,车速狂飙 …… 在这里还是得给大家提个醒:安全驾驶切莫急!

要知道在高速行驶中,受过强侧风的影响,高速运动的车身会出现一系列异常,比如横摆、发飘等,甚至可能出现侧翻的危险。

这种无形的推力我们称之为气动侧力,看似无形实则力道强劲,往往是汽车高速行驶事故导火索之一。

气动侧力产生原理

气动侧力主要因汽车车身压强沿着纵轴线不对称分布或是受侧向风作用而生,产生的气动力和气动力矩会使得汽车的行驶特性发生改变,使车辆偏离正常的行驶方向。

这个看不见的魔爪主要受到汽车的侧滑角、前轮转向角和汽车横摆角速度的影响。例如,横摆角速度越大,车尾偏转就会越厉害。在汽车行驶中最担心的甩尾现象就是横摆角速度过大的一种表现。

横摆角速度是指汽车绕垂直轴的偏转,该偏转的大小代表汽车的稳定程度,横摆角速度传感器是汽车 ESP 的一个重要的控制单元哦!

产生气动侧力的原因主要包括:自然侧风(大气运动产生)、环境侧风(周围环境导致,如穿越隧道、行经山脉隘口或峡谷、过桥墩、超车、会车以及高层建筑群的区域等)或是汽车行驶方向与汽车纵向轴线存在一个偏角时(未能保证良好的直线行驶状态)。

气动侧力对汽车动力的影响

归家心切的大家对汽车动力的需求自然不低,而气动侧力则会对此产生影响。我们就谈谈大家最关心的最高车速、加速度和爬坡能力这三点,看看气动侧力会对它们造成什么影响。

最高车速

最高车速和气动侧力的关系可以用以下公式进行表述,这个公式中 α 代表气动侧力与车身纵轴线的夹角,C_x 为气动侧力系数。

加速度

气动侧力对汽车加速度的影响可以用以下公式进行表述,为了直观看到二者的关系,式中部分无关参数进行了简化处理。

爬坡度

气动侧力对汽车爬坡度的影响可以用以下公式进行表述。

大家可能看不懂公式,简单来说就是:气动侧力系数一般难以控制,要保证获取最大安全速度,我们应该尽量保证气动侧力与车身纵轴线能有较大的夹角。这就需要我们在感受到气动侧力时尽量调整汽车行驶角度,使这个作用力垂直于车身方向。

气动侧力对燃油经济性的影响

汽车油耗主要受到滚动阻力和气动阻力的影响,在速度较低时,空气密度很小,能量消耗主要在滚动阻力上;当速度在 60Km/h 左右时,二者的影响相当;速度高于一定值(一般大于等于 100Km/h)时,能量主要就消耗在气动阻力上了。

当气动侧力方向与车身轴线夹角发生变化时,燃油消耗量如下图:

虚线代表顺风、实现代表逆风。气动侧力作为阻力的一类,在中高速时,影响就开始显现了

也就是说,在高速状态下,当气动系数和方向角一定时,速度越快燃油经济性越差。所以在遇到强气动侧力的情况下,保持较低的车速是最佳选择!

气动侧力对操纵稳定性的影响

这种影响主要体现在横摆角速度上。在高速运动时,空气的侧向力与空气的横摆力矩作用于汽车车身,使得各个车轮的负荷发生变化,从而改变轮胎的侧偏特性。气动侧力的影响我们可以通过下图来简单说明:不论是哪种情况,气动侧向力都会使不足转向量减小,不利于车辆稳定性。

a 图为转向不足的情况,b 图为转向过度的情况

风压中心由汽车外形和风向共同决定,可以看做所有由 " 风产生的力 " 都施加在这个点上,控制风压中心的位置是保证行驶稳定性的有效方法。对于转向不足的车辆来说,风压中心集中在重心之前越好;对于转向过度的车辆来说,风压中心则是集中在车辆的两端越好。

多车相会时的气动侧力

在环境侧风中,最危险的就是多车相会时产生的气动侧力。

高速公路上经常会看到这样的现象:

当一辆小车试图超越一辆大型车时,会突然出现一股强烈的横风,失控的小车突然被吸住,往大车方向靠拢,捣鬼的就是多车相会时的气动侧力!

不同于单辆汽车行驶状态,多车相会时的气动侧力会更加复杂。这是因为整个过程中气动阻力系数、气动侧力系数和升力系数并不是保持不变的,而是时刻发生着变化,其中两车间距、相对车速、车辆相对大小都会使以上系数发生改变。

超车时,如小轿车超越集装箱车,两车也都会承受似阶跃侧向压力变化,只是小车由于质量小,更容易受到侧向压力变化的影响

如何避免气动侧力?

气动侧力如此可怕,大家莫慌,这里给大家送上几个安全小贴士:

◆ 在高速行驶时要注意风向以及风速,控制好车轮与车身的方向,保持直线行驶,在侧向风很明显的时候要控制好方向盘,并根据风向控制好行车角度,收油门,轻踩刹车让车减速,并留心风的力度;

◆ 在容易发生环境侧风的地区或情况下尽量控制好车速,选择合适的驾驶空间,避免过近接触;

◆ 气动侧向力受汽车外形的影响较大,通常流线形系数越大,气动侧力越小。因而相对于三厢轿车,SUV 更容易受环境侧风干扰,受到较大的侧向力;

◆ 加装空气动力学附件,如前部稳流器、侧裙尾部扰流器等,可以提高车辆的侧风稳定性;

◆ 尽量选择配备 ESP 控制系统的汽车;

◆ 高速公路某一路段刮七级以上大风时,可驶入服务区或将车停在应急停车带;

◆ 切记不要猛打方向盘、猛踩刹车,在被大风顶着的时候车身重心已经不稳定,刹车可能会带来负面影响。

小结

春节即将来临,安全归家是重中之重,气动侧力虽无形,但是个严重的安全隐患,望大家平平安安归家,喜喜乐乐过年。

文 /Lois

图 / 网络

制 /autocarweekly

相关标签: 气动 气密度 扰流器 气动力 停车带

autocarweekly
原网页已经由 ZAKER 转码排版 查看原文
最新评论
Mark0919
01-12
理科不好?
小熊爱洗澡看到公式就头痛
赣林老木
01-12
不是说esp上了100km就没作用了吗
小熊爱洗澡
01-11
看到公式就头痛
分享 返回顶部