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常年奔波于高速路上的司机们对于汽车有着自己的一套评测标准其中之一便是不能发飘那为何汽车会发飘呢这又涉及非常多的方面牵扯到不少物理学和流体力学的知识简单归类来说主要体现在这几个方面汽车悬挂调校轮胎的性能空气动力学汽车整体重心位置

而很多老司机所谓的车越重越稳其实是不准确的这里的稳并不是我们现在所谈的稳定而是因为一些豪华品牌的重车将路面的颠簸过滤得很柔顺从而给你一种主观上的安稳感罢了

举个简单的例子同是2013款的上汽大众帕萨特和广汽本田雅阁公平起见我们都选择了主流排量中的最高配车型2014款20TSIDSG至尊版帕萨特整备质量为1550KG同时代的第九代本田雅阁2014款24LEXN豪华导航版整备质量为1555KG

一直被吐槽皮薄有三脆的雅阁要比德国良心的大众帕萨特还要重上5公斤但实际高速体验下来帕萨特给人的稳定感要明显好于雅阁自然而然人们就以为帕萨特要比雅阁重很多而事实却恰恰相反可见重量更重的未必就一定更稳这是一个常见的误区

我们将汽车稳定性的影响因素从严重到轻微依次排列首当其冲的就是汽车悬挂的调教特性

它是对汽车稳定性影响最大的因素大部分你感觉高速开起来不稳的汽车都是拜它所赐底盘悬挂部件的材质刚性和几何结构设计各占一部分因素我们这里着重讲一下后者

不可小觑的几何结构

汽车转向的时候为了保证四个轮子都在纯滚动而不打滑就需要保证内外侧两个轮子的轴心线相交于转向面方向上的一个点如下图

图中黄点就是内外侧两个车轮的轴心线相交位置这是理论上最完美的转向四个人轮子不发生任何打滑而为了让两条轴心能相交就必须保证内外侧两个轮子的偏转角度不相同试想一下如果内外侧的轮子偏转同样的角度那么两条轴心线就会平行永远不会相交此时可以转弯吗也是可以的只是内侧车轮会不停地产生打滑磨损轮胎这样你的车转不了几个弯就得先换轮胎了

那么如何让内外侧车轮按照一定比例转不同角度呢于是汽车工程师发明了梯形转向系统Ackermannsteeringgeometry它是由汽车的前桥左转向节臂右转向节臂以及转向横拉杆组成由于横向拉杆设计得比前桥要短一些所以看起来就像一个梯形结构顾得此名回到上张图红圈位置就是该结构

因为此时车辆在左转梯形转向系统发生了形变产生的效果便是让内侧车轮的偏转角度大于外侧的车轮使得汽车过弯能够更加顺滑稳当

当然这一切都是理论层面的东西要真能实现轮胎就不会磨损了也不会存在漂移这种耍帅动作了不得不面对的现实就是目前所有的梯形转向结构都无法保证在所有角度下内外侧车轮的轴心线都能重合

而且即使技术上让梯形机构无限接近完美在现实中车辆转向时还会产生一股侧力这股力会打破梯形转向系统完美的结构这股侧力还会使得内外侧车轮的外倾角发生变化

如果大家对外倾角比较陌生这里给大家简单介绍下外倾角是指车轮在安装后轮毂面的向外倾斜也就是车轮所处的平面和垂直平面间形成的夹角我们在汽车姿态改装中常看到俗称的外八字就是负外倾角的体现那么反过来内八字就是正外倾角的体现了

回到转向上来车辆转向时会对内外侧车轮施加一股侧向力此时内外侧车轮的外倾角变化肯定就不同了这种时候车辆姿态会发生两种情况转向不足俗称推头或者转向过度甩尾这是可以人为进行调教展现出不同特性的

汽车转向的速度越快或是车身越重那么这股侧向的力也就越大内外侧车轮的外倾角变化情况就越严重车就越容易产生推头或是甩尾反应到人的感受上就越不稳

第一接触面的重要性

影响汽车飘不飘的第二大因素就是轮胎的性能轮胎作为汽车和地面唯一的接触面所有的路面信息都是通过轮胎传递到车身座椅上的屁股乃至方向盘上的双手一辆车开起来发飘与否和轮胎的抓地力有很大关系为什么一些汽车你开起来会由衷地赞叹有种咬着地面的错觉呢这就是轮胎强大抓地力的体现

轮胎的抓地力强弱其实就是摩擦力的强弱摩擦力压力X摩擦系数轮胎上的压力来自于汽车上的荷载也就是车本身自重加上我们乘坐人员的总重量摩擦系数则是双向考虑的轮胎本身的抓地力系数以及路面的质地所共同来决定

先说路面因素国内的大部分高速公路都从早期的混凝土路面重新铺设为沥青路面这是因为沥青具有良好的弹性和塑形能力轮胎在沥青上面滚动能更好地附着自然摩擦力就更大再者混凝土路面并不耐用容易被超载的货车压变形也更容易吸附灰尘一方面清洁麻烦另一方面尘土堆积后也会让轮胎降低抓地力引发危险

轮胎方面影响因素也很多首先就是材料配方柔软的轮胎更易变形贴合路面自然摩擦力会更大其次是胎宽轮胎越宽接地面就越大同理摩擦力也就更大

另外花纹也对于摩擦力有影响原则上没有花纹即赛事中常见的光头胎的摩擦力是最大的但是一旦淌水由于缺乏花纹导水槽胎面将直接浮于水面瞬间失去抓地力这点大家很容易想象得到所以要想自己的车高速行驶时更加平稳更换一套更软尺寸更宽的轮胎会有一定帮助

下压力的秘密

第三点影响因素就是汽车的空气动力学由于我们讨论的汽车发飘现象是仅针对于家用车和普通人的所以我将流体力学的因素放在第三位如果是赛车乃至一级方程式范畴的话这个因素完全可以上升到第一位如今的F1赛车如何玩转好下压力是能否夺冠的重要因素之一甚至比压榨发动机极限更优先

民用车方面也会运用到空气动力学但因为交规限速的存在车速不会很高空气动力学的运用更多是为了降低风阻减小撞风面从而最终降低油耗摩擦力公式中的系数我们可以通过升级轮胎来提升而压力的提升就需要依靠空气动力学设计了虽然也可以通过满头大汉和男上加男来增重但不利于过弯稍后会提到

汽车本身的造型是上表面凸出而下表面平整的这点和飞机的机翼非常像属于典型的升力造型这对于需要四轮着地高速行驶的汽车而言非常不利此时需要做的是如何阻止升力和创造下压力

根据空气动力学基础定理之一的伯努利定理流体在通过时截面变小则流速增大静压减小反之流速减小静压将增大针对空气简单来说流速越大的地方其压强越小反过来流速慢的地方则压强大飞机机翼就是利用了伯努利定理的典型例子

汽车的造型和机翼非常相像所以也会产生一定的上升力此时我们就需要在车体上增加一些倒置机翼的东西来抵消这部分上升力最常见的便是赛事以及街道改装车上的大尾翼它就是一个经典的倒置机翼配置

赛车上还会在前唇和尾部设置一些俗称风刀的改装件目的一样都是为了增加汽车的下压力

一些性能车的尾部还设置有名为扩散器的东西这里提个有趣的现象一些车迷甚至是媒体人在聊到扩散器的时候喜欢说是为了让底盘更平整让空气流通的更顺畅这完全是错误的认知

还记得机翼的形状吗底部平滑会让空气流速更慢压强更大产生更大的升力有机会找辆装有扩散器的车在尾部蹲下来瞧一下你会发现扩散下面不仅不是平整的还会有一道道的凸起一直延伸至后保险杠形成一个格格的管道形状这是依照伯努利定理让空气流通的截面变小让流速变快压强变小在F1上的扩散器吹出空气甚至能精准的扫到尾翼下端我们知道尾翼下端的空气流速快于上端这样一合并让下端流速更加快提高尾翼的下压效率

但这些都是针对前面撞风时考虑的装置如果是横向侧风的话意义就不是很大了车辆高速行驶时遇到横向侧风时切记放慢速度此时车辆极易发飘所以在空旷地带例如跨海大桥上都会设置较低的限速以及注意侧风的警示牌另外由于SUV的侧面迎风面积要比轿车更大遇到横向侧风时发飘的感觉更明显盲目追求的车重在强风面前其实没什么用该飘还是会飘

下盘够稳过弯够快

汽车重心的位置也影响着车辆高速的稳定性这点比较好理解车辆重心越低在迎面撞风和遭遇侧向横风的时候能更好地保持稳定一些另外从深层次来讨论重心低的好处还主要体现在车辆转弯时的荷载转移迅捷

平路直线行驶时重心位置越低越稳这就好比形容一个人下盘稳一样头重脚轻总给人一种随时会倒的错觉重心不仅要低还需要在车辆中间位置最好很多品牌喜欢形容自家偏重性能的车型拥有前后5050的配比重就是想突出这点

当汽车过弯时原本平均可能根据驱动形式分布这里以理论的理想化作比喻分布于四个轮子的荷载逐渐转移向外侧车轮如果弯前还使用刹车了的话大量荷载会转移到外侧前轮之上如果车辆的重心位置越高那么转移到外侧车轮的荷载量就越多最直观的感受便是你会发觉车辆很笨重转个弯很慢玩车的朋友会解释为重心转移慢车辆反应不够灵活所以重心越低转移到外侧车轮的荷载量就越少转弯的反应就更迅捷感受到的侧倾就越少车辆也就更平稳了

这里也举个简单的例子丰田的86斯巴鲁的BRZ为什么会被评为最据驾驶乐趣的跑车之一就是因为这台水平对置的引擎由于可以卧着放重心很低所以转弯时的荷载转移量小反应可以非常迅速让你更快去攻弯

缺乏严谨易误导

从四个影响车辆发飘的因素上深入浅出的说了那么多回到汽车发飘这个话题重新再申明下汽车越重越稳不能说全错但肯定是不准确的主要还是看这辆车在悬架几何结构轮胎选择空气动力学以及车辆重心等上的表现但有一点是明确的车越重过弯就越差