看不见的气流 闲话空气阻力与导流组件

    【卡车之家 原创】过去的35年中，全世界的卡车设计发生着翻天覆地的变化，随着车辆行驶速度越来越高，车辆的风阻问题显得更加重要。各国在车辆空气动力学与流体动力学方面进行了更深入的研究。

    1973年的一天，美国国家航天局（NASA)工程师Edwin J. Saltzman骑着自行车，一辆牵引车呼啸而过，他第一次感到空气形成的冲击波将它推向路基，险些撞到路边的大树；当车辆通过后，气流又将自行车反向吸回到车道。

    国外汽车工程研究表明，一辆重型牵引半挂车，在88.5公里/小时行驶，每行驶1.6公里需要推开大约18吨的空气。在当年车辆技术状况与道路情况下，大多数卡车需要近一半的马力用来克服空气阻力。

    工程师之后深入思考，决定帮助卡车减轻风阻形成的气流冲击波与尾部的局部真空，已使气流更平顺的通过卡车；同时提高车辆的燃油效率。随后美国宇航局的工程师们开始尝试，将飞机及航天飞机的空气动力学相关领域的研究与经验，用以大型卡车的是设计改造工作。

●  卡车的风阻系数 空气阻力

    已知的自然界中，水滴的风阻系数最低，只有0.05；垂直平面物体的风阻系数最高为1.0，卡车通常风阻系数为0.6-0.8左右。风阻系数Cd是物体受空气阻力影响大小的一个标准，车辆风阻系数是通过风洞实验所确定的一个数学参数，用它可以计算出卡车在行驶时的空气阻力。

    通常牵引半挂车的空气阻力有四个主要部分：车头迎风区域，牵引车与挂车之间的空隙，挂车底盘部分，挂车尾部。通过安装导流组件，可以改善空气阻力对车辆的影响，这也是非常有效的办法，但卡车导流组件不仅仅是车顶导流罩这么简单。

●  牵引车导流组件有哪些种类

    牵引车通常的导流组件由图中几个部件组成，这类组件价格也不便宜，在国外整套的组件需要750-2500美元之间。国内出厂的车辆由于成本和用户消费能力的考虑，基本上没有车顶导流罩，侧导流板，侧裙板等装置，需要自行改装。还有一些原因，即使安装了导流板，能够具有美观效果，但是功能性不强，更谈不上省油的效果。其实真正的了解导流组件，是一个比较复杂的过程。

●  导流罩的作用与种类

   卡车导流罩经过多年的使用与改进，受到全世界卡车司机的普遍认可，降低了风阻，节省更多的燃油。发展至今，基本上可以分为整体式，组合式，分流式。北美长头卡车热衷于整体式导流组件，由于北美多式联运的运输方式，挂车部分的尺寸相对统一，导流罩可以基本定型设计制造；相似的情况在澳洲的公路列车也同样适用，但澳洲导流罩的使用多与当地气候多风有关。

    欧盟各国国情不同，对车辆的规格，高度也有差异性，导流罩以组合式为主，高度可以在一定范围内调整。特殊的内藏三角翼弥补了高度调节带来的缝隙。最后一种分流式基本在各国都有应用。

    分流式具有向上和左右两侧同时分散气流的效果，效率最高，但由于受高度与车型的限制，需要特殊制造，牵引车应用相应受限。但不可否认分流式导流罩具有良好的降低风阻的作用，因此在载货车上得到了很好的使用效果。

●  先进的导流罩电动调节装置

    欧洲的大型运输公司，探索新的方法来解决导流罩高度问题，空气管理控制系统（Air Management Control）用来配合不同挂车，取得更好的节油效果。AMC电动调节机构也就不足为奇了，司机可以对不同类型的挂车，高度在一定范围内调节。根据欧洲某大型运输公司的不完全统计，风阻系数稳定在原有基础上降低30%左右，百公里油耗下降4-5%。

●  侧导流板的作用

    侧导流板缩短了牵引车与挂车之间的间距，在高速行驶中，气流形成漩涡的机会减少，风阻降低的同时，发动机得到更好的散热。侧导流板对横风的气流导向作用更加突出，这是卡车非常重要的节油措施。

    在2010年上海车展上，北美纳威司达卡车的侧导流板设计独特。长头卡车驾驶室后部的导流板加装了橡胶延伸部件，使驾驶室与挂车的间隔进一步缩短，以取得低风阻的完美状态。虽然国外牵引车大多数具有鞍座调节功能，但使用条件受到装载承重的受力限制，采用鞍座调节方法需要专业人士指导，并有较大风险性。侧导流板的使用相对就安全的多了。

●  挂车的导流组件存在使用局限

    挂车的导流组件通常由前导流罩，倒角包围罩，侧裙板，尾板以及纠结的“艇型”尾椎组成。挂车导流组件受法规与使用条件的局限，目前没有得到广泛的应用。即使在欧洲，侧裙板与尾板也存在卸货平台与路况的相互干涉，无法使用。

前导流罩

    前导流罩与倒角包围罩是目前有效的降低风阻的解决办法，在北美及欧洲多式联运的挂车上，这两项改进措施有效节约燃油，降低尾气排放。

    “艇型”尾椎的装置，主要起到消除货车尾部气流形成的涡流。但这一装置非常怪异，目前各国还在实验阶段，尚未得到普及。

●  国外挂车空气动力学新思路

    在牵引半挂车空气阻力形成的区域中，挂车底部与尾部的“降阻措施”相对较难。欧洲目前正在研究挂车整体造型的改进可能性，在封闭式运输占目前欧洲绝对地位的条件下，改变挂车顶部的形状，使之更符合空气动力学。这种牵引半挂车更像是一个潜水艇，笔者戏称之为“陆上飞鱼”。

●  编后语

    国内随着高速公路的飞速发展，车辆行驶的平均速度也大幅提高，卡车导流组件得到更多的卡车群体关注。笔者询问了国内几家知名的导流罩生产企业，一套玻璃纤维的导流组件，价格在4000元左右，目前国内生产的导流罩基本可以满足主流车型的改装。 总体来说，卡车导流组件的改装仅是节油措施的一部分，总结三个要素：1 圆角；2 驾驶室与车厢同一高度；3 驾驶室与挂车保持最小间距。掌握这三个要素，对付空气阻力将非常简单。