汽車行駛阻力有哪些類型
汽車行駛阻力主要有滾動(dòng)阻力、加速阻力、坡度阻力和空氣阻力這四種類型。滾動(dòng)阻力源于輪胎與地面接觸時(shí)的彈性變形,在任何行駛狀況下都如影隨形;加速阻力是汽車加速時(shí)克服質(zhì)量慣性的力;坡度阻力是汽車在坡道上重力產(chǎn)生的分力,與坡度大小相關(guān);空氣阻力則是行駛時(shí)空氣施加的作用力,車速越高越明顯。這四種阻力共同影響著汽車的行駛表現(xiàn) 。
滾動(dòng)阻力,是汽車行駛時(shí)最基礎(chǔ)且持續(xù)存在的一種阻力。當(dāng)輪胎在地面滾動(dòng),輪胎與地面接觸的區(qū)域會(huì)發(fā)生彈性變形,這種變形就如同微小的阻礙力量不斷累積,形成了滾動(dòng)阻力。它的大小并非固定不變,受到諸多因素的影響。路面的種類是其中一個(gè)關(guān)鍵因素,比如在平坦的柏油路面上,滾動(dòng)阻力相對(duì)較??;而在崎嶇的砂石路面或者不平整的土路上,滾動(dòng)阻力就會(huì)明顯增大。輪胎自身的特性也對(duì)滾動(dòng)阻力起著重要作用,輪胎的材質(zhì)不同,滾動(dòng)阻力也有所差異,優(yōu)質(zhì)的橡膠材質(zhì)輪胎可能具有更低的滾動(dòng)阻力;輪胎的花紋設(shè)計(jì)同樣影響顯著,花紋較深且復(fù)雜的輪胎在提供更好抓地力的同時(shí),也會(huì)帶來(lái)相對(duì)較大的滾動(dòng)阻力;另外,輪胎的氣壓也不容忽視,合適的氣壓能有效降低滾動(dòng)阻力,若氣壓不足,輪胎與地面的接觸面積增大,滾動(dòng)阻力也會(huì)隨之上升。
加速阻力,只有在汽車加速行駛這個(gè)特定的工況下才會(huì)出現(xiàn)。汽車作為一個(gè)具有一定質(zhì)量的物體,根據(jù)牛頓第二定律,當(dāng)它要改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài),也就是從靜止加速或者在行駛中進(jìn)一步提高速度時(shí),就必須克服自身質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的慣性力,這個(gè)慣性力就是加速阻力。汽車的質(zhì)量越大,加速阻力也就越大。想象一下,一輛小型的緊湊型轎車和一輛大型的SUV同時(shí)進(jìn)行加速,在相同的加速度要求下,由于大型SUV質(zhì)量更大,它所需要克服的加速阻力也就比小型轎車要大得多。所以在汽車設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化中,對(duì)于加速阻力的考量至關(guān)重要,合理的動(dòng)力匹配和車身輕量化設(shè)計(jì)等,都有助于減小加速阻力對(duì)汽車加速性能的影響。
坡度阻力,與汽車行駛的道路坡度緊密相關(guān)。當(dāng)汽車行駛在坡道上時(shí),重力這個(gè)我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的力就會(huì)“化身”為一種額外的阻力。重力可以分解為垂直于坡道的分力和平行于坡道的分力,而平行于坡道的這個(gè)分力就是坡度阻力的來(lái)源。如果是上坡,坡度阻力與汽車行駛方向相反,成為汽車前進(jìn)必須克服的力量,而且坡度越大,這個(gè)阻力就越大,汽車上坡也就越吃力;要是下坡,坡度阻力方向與行駛方向相同,此時(shí)它不再是阻礙汽車前進(jìn)的力量,反而會(huì)使汽車有加速的趨勢(shì)。在實(shí)際駕駛中,提前規(guī)劃路線,盡量選擇坡度較小的道路,可以有效減少坡度阻力對(duì)汽車行駛的影響,特別是對(duì)于一些動(dòng)力相對(duì)較弱或者載重較大的車輛來(lái)說(shuō),這種路線規(guī)劃就顯得尤為重要。
空氣阻力,是汽車在行駛過(guò)程中與空氣相互作用產(chǎn)生的阻力。隨著汽車行駛速度的不斷提高,空氣阻力的影響會(huì)變得越來(lái)越顯著??諝庾枇梢约?xì)分為壓力阻力和摩擦阻力,其中壓力阻力又包含形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力和誘導(dǎo)阻力四部分。在一般的轎車中,形狀阻力占比較大,約為壓力阻力的58% ,干擾阻力約占14% ,內(nèi)循環(huán)阻力約占12% ,誘導(dǎo)阻力約占16% 。汽車的外形設(shè)計(jì)對(duì)空氣阻力有著決定性的影響,擁有流線型車身的汽車,能夠讓空氣更順暢地流過(guò)車身表面,有效降低空氣阻力。比如一些跑車,它們的外觀設(shè)計(jì)極為流暢,線條優(yōu)美,就是為了最大程度地減小空氣阻力,從而提高車輛的高速行駛性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。此外,汽車的行駛速度對(duì)空氣阻力的大小影響也十分關(guān)鍵,空氣阻力與車速的平方成正比,這意味著車速每增加一倍,空氣阻力就會(huì)增大到原來(lái)的四倍。
總之,這四種汽車行駛阻力在不同的行駛工況下各自發(fā)揮著作用,它們共同影響著汽車的動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性以及駕駛的舒適性。無(wú)論是汽車工程師在設(shè)計(jì)研發(fā)階段對(duì)車輛性能的優(yōu)化,還是駕駛員在日常駕駛過(guò)程中的操作選擇,都需要充分考慮這些阻力因素。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和正確的駕駛方式,盡可能地減小行駛阻力,讓汽車能夠更加高效、順暢地行駛在路上 。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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