空氣動力主導變化 車身簡史之車身外形
縱觀世界汽車發(fā)展史,我們可以看到現(xiàn)代汽車車身形式的發(fā)展是沿著車廂、箱體、流線型、船型、魚型和楔形車身一步步發(fā)展起來的。這個發(fā)展過程很大程度上取決于當時的科技水平和物質條件,也正是通過空空氣動力學研究,汽車車身才發(fā)展成今天的樣子。先來看看以空空氣動力學為主攻方向的車身簡史。
●1886-1914年:車廂體時代
1886年1月29日,隨著卡爾·本茨獲得第一個汽車專利證書的喜悅,汽車誕生在地球上。相信大部分人都知道,這款三輪汽車叫做“奔馳一號”,是卡爾·本茨在馬車上搭載了0.85馬力發(fā)動機而獲得的。不久后,一輛四輪馬車配備了1.1馬力的發(fā)動機,成為世界上第一輛四輪車。當時汽車幾乎沒有車身,因為當時的工程師把所有的經驗都集中在新的動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和機械控制上。
1902-1908年,此時的車身基本上還是沿用馬車的車身結構,但隨著汽車最大速度的增加,越來越多的迎面而來的風讓乘客難以忍受,于是給汽車增加了前擋風玻璃,同時為了防曬防雨的需要,還在汽車上安裝了可拆卸的引擎蓋。
● 1915 ~ 1933:箱體時代
1915年,一種新型福特T型車在美國上市。因為方形車身看起來像一個大盒子,所以福特T型車被稱為盒子車。這種車身形式被福特命名為轎車,真正確立了完整車身的概念。新的T型列車有一個完全封閉的駕駛艙,駕駛艙內安裝有窗戶和門,車身面板也由鋼板沖壓成型鋼板制成。
后來,雪佛蘭在散熱器蓋、發(fā)動機通風口和輪轂蓋上做了豪華的裝飾,使得箱式車越來越漂亮。1924年,通用汽車首次在車身上采用了Duco色漆,改變了汽車只有單一黑色的局面。在大型豪華車領域,為了打破盒子的單調和死板,顏色、圖案和裝飾成為了造型的重點。1927年,美國通用汽車公司成立了“色彩與藝術”部門,由哈里·厄爾擔任主管,標志著專業(yè)車身設計師進入汽車行業(yè)。
然而,隨著技術的發(fā)展和人們對速度的要求,箱式汽車已經不能滿足人們的需求。由于廂式貨車的空空氣阻力大,只有兩種提高速度的方法:降低座艙高度和增加發(fā)動機功率。然而,降低駕駛艙高度讓乘客和駕駛員感到非常沮喪,所有工程師都從增加發(fā)動機功率開始。在此期間,發(fā)動機從單缸發(fā)展到直列四缸、六缸、八缸,于是出現(xiàn)了像捷豹這樣的奇怪造型。
棚車在舊時代仍然受到交通工具的影響,但是由于科學的不發(fā)達,人們在發(fā)明汽車的同時并沒有關注汽車的其他需求,只是單純的追求汽車的運輸能力,對車身造型并沒有做出多大的貢獻。
流線形車身/船型車身● 1934 ~ 1948年:流線型身體年齡
流線型設計風格起源于20世紀(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)20年代末至50年代,在整個設計領域流行了二十多年。從最初的飛機到火車和汽車,從冰箱到吸塵器,從口紅到飲料瓶,流線型的風格成為推動銷量的最典型因素。
1934年,克萊斯勒氣流車上市,這是世界上最早的流線型汽車。然而,當時消費者的審美意識還停留在箱型車時代。因此,花費大量資金開發(fā)的氣流汽車銷售非常失敗,甚至差點導致克萊斯勒破產。1936年,林肯在流線型汽車的設計上更進了一步。精心設計的外觀,再加上之前氣流的鋪墊,讓鶴峰汽車相當成功。
然而,1935年發(fā)明的大眾甲殼蟲(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)被認為是真正降低阻力系數的流線型車身最具代表性的車型。也可以說甲殼蟲車身是標準的流線型車身。費迪南德·保時捷在希特勒宣布打造國產車的號召后,開始考慮一款耐用且經濟的車型。他發(fā)現(xiàn)瓢蟲的身體結構非常光滑,風阻系數極小。在瓢蟲的啟發(fā)下,甲蟲的模樣誕生了。
甲殼蟲的車身充分利用了瓢蟲的優(yōu)勢。全身鈑金沖壓,輕巧結實,工藝性好,設計完美。流線型汽車的量產從大眾甲殼蟲開始,流線型車身成為當時社會所追求的時尚風格。
然而流線型車身的缺點也很明顯。內飾空艙相比于箱式車身明顯更小,尤其是后排空艙,頭頂幾乎沒有空艙。而且,在20世紀(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)40年代,汽車的實際最大速度只有60-70公里/小時,在這個速度范圍內,流線型車身對降低風阻的作用不大。
流線型汽車的另一個致命缺點是側風的不穩(wěn)定性。流線型機身的側線正好類似于飛機機翼的平滑結構,上面有凸起,下面有平滑結構。當側風吹起時,流線型車會產生升力,削弱輪胎迎風面的抓地力而上浮,有脫離原賽道的危險。此外,流線型的車看起來像瓢蟲,車身上有很多過渡面。當時的金屬技術沒有現(xiàn)在發(fā)達,所以車身面板的質量很差。所以流線型的身體生命力不強。如今的甲殼蟲其實只有當時流線型車身的外觀特征,并不是真正的流線型車身。
●1949年至今:船型汽車時代
二戰(zhàn)后,歐洲汽車工業(yè)不景氣,幾乎停滯不前。但是美國的汽車工業(yè)正在蓬勃發(fā)展。福特開始強調以人為本的設計理念。設計師親身體驗了駕乘人員的感受,構思出一款操作簡單、乘坐舒適的汽車。1949年推出的V8汽車是第一款采用這一理念設計的汽車。V8轎車采用了將整個駕駛室置于前后輪之間的設計,發(fā)動機艙在駕駛室前方,行李艙在駕駛室后方。這種設計非常接近船的形狀,所以被稱為船車。
因為有行李廂,車的后部是階梯式的。雖然與流線型車身相比有些渦流,但不是空空氣動力學的落后,而是在車輛性能、內飾空與空氣動力學之間找到了一個和諧的平衡點。當時,中國的第一輛紅旗車是根據克萊斯勒帝國制造的,它采用了船形車身。車身寬大宏偉,還融入了中國特色。此外,上海牌汽車的車身也是應用的舟形車身。
20世紀60年代,由于受到太空熱度的影響,美國汽車在汽車上加入了很多火箭元素,過于注重華麗的外觀和豪華的內飾。凱迪拉克最早推出的所謂飛行夢想風格,靈感來源于飛機、火箭等飛行器。車尾增加尾翼,車棚從車頭平滑向后掃,尾翼從車身突出,形成噴氣嘴的形狀,成為噴氣時代高速的象征。比如凱迪拉克的多拉多就配備了尾翼、豎翼、橫翼等。在汽車的兩側和尾部,而汽車的前部模仿魚雷和火箭。
這些噱頭注定是短暫的,完全沒有功能意義。為了保證內空艙和行李艙空艙,船體的后擋風玻璃曾經向后延伸,但這種設計在高速行駛時會產生很強的渦流和風噪。由于上世紀70年代的石油危機,這種巨大而沉重的船體被廢棄了。但是在今天的車身設計中,我們還是可以看到船形車身的應用,比如雪佛蘭科邁羅、道奇Challenger等車型,但是在現(xiàn)代技術的支持下,我們修正了當時的空氣動力學缺點空。
魚型車身/楔形車身/當今的車身●1960年至今:魚身時代,為了降低風阻,提高速度和燃油經濟性,箱式車成為流線型車。為了提高內飾空和舒適性,船體誕生了。但是艇體還是存在很多問題,所以設計師把艇尾設計成向艇尾傾斜,也就是魚型體。魚形身體是流線型的,但絕不是流線型身體的復興,而是經過更深層次科學研究的新一代流線型身體。
由船形體演化而來的魚形體很低,沒有明顯的臺階狀。前后翼子板與車身融為一體,斜背角度相對平緩,尾部較長,車身周圍氣流相對順暢,無渦流。魚形身體比流線型身體更低、更長、更漂亮。它的截面積小,所以迎風阻力小,車身阻力也小。其次,魚形車身后排座椅在后輪軸前面,后排座椅輕微擺動。因為后排座椅低,后視比艦體好。
隨著時間的推移,歐洲汽車工業(yè)發(fā)展迅速。同時,也有對世界影響很大的汽車設計大師,如喬治亞羅、博通等。魚型車身的代表作是喬治亞羅設計的大眾熱風轎跑車。這款魚形車模代表了意大利車身行業(yè)所倡導的簡約、簡潔、精致、流暢的實用風格。
但是魚形的身體也不是沒有缺點。因為尾巴太下垂,魚形身體的側面形狀非常接近翅膀的形狀。根據風洞試驗結果,與靜止時的汽車相比,車速為100公里/小時時,汽車附著力會降低1/8,車速為150公里/小時時,附著力會降低1/4,高速行駛時,車尾沒有足夠的下壓力,導致汽車行駛狀態(tài)極不穩(wěn)定。因此,設計師在魚尾形車身尾部安裝了鴨尾形尾翼,以獲得高速下壓力。因為這個形狀是由Cam教授發(fā)現(xiàn)的,所以也叫Cam Tail。保時捷911(查成交價|參配|優(yōu)惠政策) Carrera RS就是這種魚形鴨尾車身最典型的車型。
●1963年至今:楔形體時代
如前所述,車身的造型已經從箱體發(fā)展到魚尾,而這些變化都是為了克服空氣的阻力,解決操控和舒適性。然而,為了解決車底壓力的問題,設計師們想了各種方法,但沒有一個能很好地解決。后來設計師想到了將整個身體向前向下傾斜,有效克服升力,于是就出現(xiàn)了能很好抑制升力的楔形體。
楔形車身時代是汽車行業(yè)追求速度的高潮期。楔形車身功能和造型完美,適合高速安全駕駛,充滿動感和氣勢。第一個楔形體是由圖貝克·阿本蒂在1963年設計的。遺憾的是,第一個楔形體誕生于船形體時代,并未被人們所接受??梢娫撥嚨脑煨驮O計合理實用,如果脫離周圍環(huán)境很難讓人接受。
70-80年代是楔形體的全盛時期。這一時期的特點是前進氣格柵設計為上寬下窄,發(fā)動機蓋向前傾斜。這個時代誕生了一大批經典車型,比如高爾夫(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)、帕薩特(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)、奧迪100等等。到目前為止,楔形車身仍然是汽車外觀的趨勢,但各大廠商在設計汽車時弱化了楔形車身的特點,增加了各個品牌的外觀特點。
●今天的身體
如今的車身設計已經非常成熟,但歸根結底,如今的車身仍然屬于楔形車身,但除了楔形特征之外,車身造型也變得更加復雜多樣。除此之外,如今的車身已經能夠通過上千次的風洞試驗來解決車身的升力問題,在車空房中的應用也已經被設計師巧妙地操控。
此外,如今的車身設計也刮起了濃濃的復古風,當年的經典車身形式也被各大廠商完美再現(xiàn),如停產的PT漫步者(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)、新?lián)Q代的大眾甲殼蟲、即將上市的電影主角雪佛蘭科邁羅、奧迪A7(查成交價|參配|優(yōu)惠政策),都重新詮釋了箱體、流線型車身、艇身、魚身的外觀特征。
大眾這樣的新家族式也是對楔形車身時代的致敬。新亮相的全新寶馬3系(查成交價|參配|優(yōu)惠政策),車頭快速下垂,將楔形車身展現(xiàn)得淋漓盡致。有些車型到目前為止還沒有改變。比如經典的保時捷911系列就是當年魚形車身的延續(xù)。
寶馬X6(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)等跨界車型完美結合了車身造型、使用和空空氣動力學。
摘要
這就是車身形態(tài)發(fā)展史介紹的結尾??梢钥闯?,車身從汽車誕生到現(xiàn)在的每一次變化,都是圍繞空空氣動力學展開的。未來隨著空空氣動力學的進一步發(fā)展,人們對車身的要求會進一步提高,相信會有更多更好的車身形態(tài)出現(xiàn)。讓我們拭目以待。
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