作者｜李文博

編輯｜周到

【資料圖】

100度電一次性跑1200公里，百公里電耗8.3度，每度電覆蓋的里程超過10公里。

如果有這樣一臺“吃少少、跑遠(yuǎn)遠(yuǎn)”，且軸距可以做到2800毫米的豪華品牌純電中型轎車擺在面前，你是否會愿意重新嘗試對傳統(tǒng)品牌出品的“大廠電動車”建立認(rèn)知。

不愿意，沒關(guān)系，中國新勢力們的努力大家有目共睹。

愿意，那么恭喜你，可以有機(jī)會在一臺車上一次性見識到世界上最前沿汽車技術(shù)的總和。

這臺車就是奔馳VISION EQXX概念車。

你或許會驚詫于它石破天驚的水滴型外觀，會沉迷于它47.5英寸的8K大尺寸屏幕，會好奇它純天然的座椅“皮革”到底有沒有蘑菇味。

但最能引起筆者注意的，卻是安裝在VISION EQXX概念車尾部的一個組件：靜止時，你看不見它；開動時，你也看不見它。能看見它的，只有后車。

但就是這個能屈能伸，可進(jìn)可退，外表黑黢黢的部件，可以在談笑間將上下亂流梳理得明明白白，讓不安分的空氣乖乖聽話，讓電池組里的電好像怎么也跑不干。

它，就是大名鼎鼎的真·空氣動力學(xué)專家：“可伸縮主動式后擴(kuò)散器”。

大風(fēng)扇、吸盤車和“違禁品”

相比VISION EQXX概念車上這套主動式可伸縮尾部擴(kuò)散器板正嚴(yán)肅的造型，擴(kuò)散器老祖宗們的整活水平明顯高出一截，這些腦洞天馬行空的上古大神們，玩得遠(yuǎn)比奔馳更出格，更浮夸，更咋咋呼呼。

1970年，一臺外觀方方正正，整體造型與現(xiàn)代空氣力學(xué)設(shè)計背道而馳的賽車刷爆全球各大GT賽事，冠軍拿到手軟不說，還曾交出過“起步排位第十二，最終站上冠軍領(lǐng)獎臺”的驚人成績單。

這臺車就是集速度與特異于一身的Chaparral 2J——一臺車尾掛載一對類似外燃機(jī)噴口，儼然一具洲際巡弋飛彈樣子的賽車。由于Chaparral 2J貼地性能實在太過變態(tài)，大家都稱它為“吸盤車” （Sucker Car），這個稱號直到今天也沒有第二臺車有資格使用。

和Chaparral 2J同場競技的車手們經(jīng)常抱怨：“這大風(fēng)扇卷起地面的油污粉塵往后噴，我們連路都看不清！”但車隊老板只淡淡地說了一句：“你們可以直接超過去。”

Chaparral 2J的所向披靡，本質(zhì)上是一場空氣動力學(xué)的壓倒性勝利。我們都知道，上揚力是賽車的敵人，下壓力是賽車的朋友。提升下壓力，就要最大限度地減少汽車和地面間的空氣壓力，這就需要加速空氣，辦法有兩種：第一，利用車底設(shè)計，讓空氣進(jìn)入窄小的車底管道，提升流速；第二，利用大風(fēng)扇產(chǎn)生負(fù)壓，強(qiáng)行加速空氣。

由于彼時的賽事不設(shè)定發(fā)動機(jī)排量上限與數(shù)量，所以車尾額外加裝的兩個大風(fēng)扇，無時無刻不在抽取車身底部的空氣，配合車身四周塑膠材質(zhì)的軟性側(cè)裙，車底可形成半真空區(qū)域，宛若吸盤一樣牢牢吸附在地面上。即便車輛在靜止?fàn)顟B(tài)下打開風(fēng)扇，車身高度都會下降近5厘米。在沒有尾翼的情況下，Chaparral 2J制造出了900公斤下壓力，相比使用尾翼的車輛，Chaparral 2J的下壓力不會因車速下降出現(xiàn)折損或消失。

圈速提升讓工程師們歡呼雀躍，但機(jī)件故障和耐久度問題，卻讓工程師們傷透了腦筋：一方面，這兩個17英寸的大風(fēng)扇的扇葉經(jīng)常在高速行駛中破裂，零件灑一地，把競速賽玩成道具賽；另一方面，驅(qū)動大風(fēng)扇的發(fā)動機(jī)移植自雪地摩托車，無法在長時間、高強(qiáng)度的賽車運動中保持穩(wěn)定輸出狀態(tài)，一旦失效，車手根本無法操控。

同時，Chaparral 2J過于霸道的圈速引來了賽事委員會的強(qiáng)力監(jiān)管。一個賽季后，委員會就宣布禁用任何可移動的擾流組件，風(fēng)扇因在行駛過程中不停轉(zhuǎn)動，被定義為一種可移動的擾流組件。

“大風(fēng)扇”雖然只在賽道上曇花一現(xiàn)，但其背后蘊藏的“地面效應(yīng)Ground effect”理論，卻啟發(fā)了無數(shù)現(xiàn)代汽車空氣動力學(xué)工程師們，他們不再沉迷于尺寸驚人的尾翼，轉(zhuǎn)而將研發(fā)重心下沉到地面，直接推動了尾部擴(kuò)散器的出現(xiàn)。

1978年，唯一亮相過F1賽場的“風(fēng)扇賽車”——Brabham BT46B呱呱墜地。在那個神仙打架，各家工程師為了地面效應(yīng)無所不用其極的年代，鬼才設(shè)計師戈登·穆雷（Gordon Murray）在Brabham車隊成熟的賽車上做了一個大膽的改變：在車尾發(fā)動機(jī)上方，掛載一具由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動的垂直風(fēng)扇，看起來是在為發(fā)動機(jī)提供額外冷卻手段，實際上是不停地導(dǎo)出車底氣流，使車底更接近真空狀態(tài)，產(chǎn)生驚人無比的吸附性。這風(fēng)扇有多厲害呢，厲害到BT46B賽車進(jìn)站后怠速情況下，車身也明顯低于其它賽車。

偽裝成散熱器的車尾超大風(fēng)扇，成了對手們避之不及的噩夢漩渦。傳奇車手尼基·勞達(dá)（Niki Lauda）駕駛著這臺“巨型吸塵器”首次出征瑞典就以領(lǐng)先第二名34.6秒的成績，毫無懸念地拿下冠軍。

在F1賽場上，領(lǐng)先第二名30多秒，你可以想象BT46B到底有多無敵。但很快，超大風(fēng)扇設(shè)計遭到以蓮花為首的所有車隊強(qiáng)烈抗議，在僅參賽一場的情況下，Brabham主動拆掉了這套“遠(yuǎn)古神獸”級的風(fēng)扇，把“超智能方程風(fēng)扇賽車”復(fù)原成平平無奇的“方程式賽車”。

超大風(fēng)扇成就的吸盤車確實超出想象的快，但卻是安全性層面的“違禁品”。制造“地面效應(yīng)”需要保持車底與周圍環(huán)境的相對氣密，但倘若遇到路面顛簸或車輛側(cè)裙、底盤受損，氣密性突然喪失導(dǎo)致的下壓力銳減，車輛失控的風(fēng)險極高。1983年，基于安全考量，F(xiàn)IA頒布了Flat-Bottom Regulation車身下方必須平坦條例，吸盤車正式告別賽道。

絕跡于賽道并不意味著民用車也要向“地面效應(yīng)”揮手告別，在賽車運動中得到充分驗證的超大風(fēng)扇褪下夸張的“戲服”后，演進(jìn)成了由碳纖維板或金屬板組成的尾部擴(kuò)散器（Diffuser），在民用車領(lǐng)域繼續(xù)貢獻(xiàn)著昂貴且寶貴的下壓力。

比如寶馬G82 M4上這套造型復(fù)雜的尾部擴(kuò)散器，就是碳纖維在高壓熱處理下壓制成型的。

這臺經(jīng)過Mansory之手改裝的蘭博基尼URUS，也選擇了同樣思路的尾部擴(kuò)散器。仔細(xì)觀察你會發(fā)現(xiàn)，這兩套尾部擴(kuò)散器，都采用斜面和垂直于地面的豎立結(jié)構(gòu)件梳理車輛底部氣流，讓車輛上部空氣流速小于下部流速，從而達(dá)到增加下壓力功效，提升操控穩(wěn)定性。

能屈，也能伸

相比向外部延展的尾翼結(jié)構(gòu)，尾部擴(kuò)散器不產(chǎn)生額外阻力，所產(chǎn)生的下壓力最大可以占整個車身總下壓力的40%。這是一門“穩(wěn)賺下壓力，不賠新阻力”的絕妙生意，燃油車求之不得，電動車更是寤寐求之。

一臺行駛中的汽車，需要克服三種阻力：第一，輪胎與地面間的摩擦阻力；第二，傳動零件間的阻力；第三，劈開空氣時產(chǎn)生的阻力，即大家熟識的風(fēng)阻。

據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，一臺車在80km/h時速下，有60%左右的動力是用來克服風(fēng)阻的。當(dāng)速度達(dá)到200km/h時，85%都將用在與空氣阻力的對抗上。

風(fēng)阻系數(shù)的計算公式是：正面空氣阻力X 2÷（空氣密度 X 正面投影面積 X 車速的平方），所以倒推空氣阻力的計算公式是：正面空氣阻力=（空氣密度 X 車速的平方 X 車輛正投影面積 X 風(fēng)阻系數(shù)）÷2，拋開空氣密度這個和車本身無關(guān)的因素不談，車輛正投影面積和風(fēng)阻系數(shù)對車輛承載的空氣阻力起決定性作用。

降低風(fēng)阻系數(shù)的主要路徑有四條：第一，降低正投影面積，車越扁越好，理想狀態(tài)是把車拍扁成一張紙，但明顯不現(xiàn)實；第二，流線型外觀，參照已知風(fēng)阻系數(shù)最小的物質(zhì)水滴（0.05）；第三，減少車身孔洞數(shù)量，降低空氣被切割后產(chǎn)生的亂流，增加曲面平滑度，比如電動車上常見的封閉前進(jìn)氣格柵；第四，拉長車尾，即采用更長的楔形車尾造型，讓車上部和下部的氣流快速接近，降低空氣產(chǎn)生的拖拽力。

對絕大多數(shù)家用燃油車來說，風(fēng)阻系數(shù)對能耗的影響遠(yuǎn)沒有對風(fēng)噪的影響來得直接，只要不是太夸張，如奔馳G，路虎衛(wèi)士，Jeep牧馬人這樣的“方盒”造型，都不用太放在心上。但對純電動車來說，風(fēng)阻系數(shù)是可以對整車能耗產(chǎn)生顛覆性作用的決定因子，所以即便最終只能把風(fēng)阻系數(shù)降低0.01，工程師們也要不遺余力。

VISION EQXX概念車上的主動式可伸縮尾部擴(kuò)散器，就是一個典型案例。

它是這樣工作的：當(dāng)車速達(dá)到每小時60公里時，擴(kuò)散器會分兩步移出車身：首先下降與車身形成一個4度的斜角，然后向后方延展200毫米，完整伸出后可讓整車風(fēng)阻系數(shù)降低0.01；當(dāng)車速降至60公里以內(nèi)時，擴(kuò)散器會自動折疊回車身。

該擴(kuò)散器對整車風(fēng)阻系數(shù)產(chǎn)生積極作用的方式很巧妙：在原有車身結(jié)構(gòu)足以應(yīng)對空氣阻力，且能耗較低的低速行駛時隱藏在車身內(nèi)，維持設(shè)計的整體美感；在高速行駛大量消耗電能時主動伸出，讓本就長尾的VISION EQXX概念車變得更長，減少車上部和下部氣流接近時間，降低空氣阻力影響。

主動式可伸縮尾部擴(kuò)散器從數(shù)字構(gòu)想到最終落地在VISION EQXX概念車的過程中，奔馳要解決的困難和要維系的平衡，遠(yuǎn)比想象中的多。

首先是設(shè)計。

要實現(xiàn)更優(yōu)秀的空氣動力學(xué)表現(xiàn)，需要美觀度慷慨地讓渡權(quán)利，但“不好看”對任何一位奔馳設(shè)計師來說，都無法接受。所以，這兩個天生就矛盾沖突的工種從一開始就已經(jīng)“劍拔弩張”。好在，最終設(shè)計師接受了電動汽車對傳統(tǒng)汽車?yán)砟畹奶魬?zhàn)，空氣動力學(xué)工程師也接受了“直男感”十足的擴(kuò)散器在不使用時被隱藏的現(xiàn)實。

其次是零件。

從結(jié)構(gòu)上看，這是一套需要同時完成水平和垂直方向移動的雙層電控裝置，精密組裝后的它們要能經(jīng)受住路面顛簸、灰塵、碎石、泥濘、積水、減速帶的層層考驗，VISION EQXX雖然掛著概念車的名號，但也是一臺可以合法上路的公路車，這就要求各個零件在使用過程中不出問題或少出問題，甚至在極端情況，比如遭遇追尾時，可快速收回，減少損失。

最后是邏輯。

為什么將擴(kuò)散器伸出的車速閾值定為60公里，奔馳工程師給出的解釋是，車速只是一個易感知的指標(biāo)，實際上行車電腦還會整合傳感器監(jiān)測到的風(fēng)力和風(fēng)速，與車速進(jìn)行實時整合，最終給出“伸出”或“維持”的行動指令?！叭绻囁僭?9公里和61公里之間反復(fù)橫跳，擴(kuò)散器不會來回作動，只有穩(wěn)態(tài)一段時間后，擴(kuò)散器才會作動?！惫こ處煾嬖V虎嗅。

VISION EQXX概念車能在平均時速80公里以上的工況下，交出一次充電續(xù)航1,202公里，且平均百公里能耗只有8.3千瓦時的成績，都是從主動式可伸縮尾部擴(kuò)散器這樣的細(xì)節(jié)中一公里一公里“摳出來”的，輪胎省一點，輪轂省一點，電池頂蓋省一點，“貼紙”式的logo省一點，太陽能板再充一點……

對于這些技術(shù)，你一定會提出質(zhì)疑：概念車現(xiàn)在就用上了，我的車什么時候才有呢？

這個問題，奔馳其實在VISION EQXX概念車開跑之前，就給過答案了：未來基于模塊化架構(gòu)（MMA）打造的緊湊型及中型汽車，將引入這些功能。

不過，搭載了主動式可伸縮尾部擴(kuò)散器MMA平臺量產(chǎn)新車能否落地中國市場還是個未知數(shù)，畢竟向后伸長200毫米意味著整車的縱向數(shù)據(jù)產(chǎn)生了變化。

2021年1月1日開始實施的《機(jī)動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》（GB 38900-2020）中規(guī)定，注冊登記安全檢驗時，機(jī)動車外廓尺寸實測值與機(jī)動車產(chǎn)品公告、機(jī)動車出廠合格證記載的數(shù)值相比，誤差應(yīng)滿足：汽車（三輪汽車除外）、掛車不超過±1%或±50毫米。

所以解決方案也不是沒有：要么將量產(chǎn)車型上可伸縮尾部擴(kuò)散器的延展范圍控制在50毫米以內(nèi)，要么在尾部擴(kuò)散器全部伸展的情況下測量車長并上報。

寫在最后

在電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展，充電基建設(shè)施完成躍進(jìn)之前，消費者對電動車的里程焦慮不會被打消。因為直到今天，絕大部分市售電動車都不被認(rèn)為有資格勝任長途旅行，即便不少量產(chǎn)車的官方續(xù)航里程宣稱已超過1000公里。

所以，與其等待外部環(huán)境改變，不如像奔馳這樣“向內(nèi)發(fā)力”，換更輕更先進(jìn)的材料，優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升能量傳導(dǎo)效率，更新熱管理系統(tǒng)，借力太陽能。倘若路上行駛著電動車向后伸出的不是拖車鉤，而是擴(kuò)散器，或許用100度電跑2000公里，也不再是癡人說夢了。

關(guān)鍵詞： 風(fēng)阻系數(shù)