汽車行駛阻力有哪些類型
汽車行駛阻力主要有滾動阻力、加速阻力、坡度阻力和空氣阻力這四種類型。滾動阻力源于輪胎與地面接觸時的彈性變形,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) 。
滾動阻力,是汽車行駛時最基礎(chǔ)且持續(xù)存在的一種阻力。當輪胎在地面滾動,輪胎與地面接觸的區(qū)域會發(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關(guān)鍵因素,比如在平坦的柏油路面上,滾動阻力相對較小;而在崎嶇的砂石路面或者不平整的土路上,滾動阻力就會明顯增大。輪胎自身的特性也對滾動阻力起著重要作用,輪胎的材質(zhì)不同,滾動阻力也有所差異,優(yōu)質(zhì)的橡膠材質(zhì)輪胎可能具有更低的滾動阻力;輪胎的花紋設(shè)計同樣影響顯著,花紋較深且復(fù)雜的輪胎在提供更好抓地力的同時,也會帶來相對較大的滾動阻力;另外,輪胎的氣壓也不容忽視,合適的氣壓能有效降低滾動阻力,若氣壓不足,輪胎與地面的接觸面積增大,滾動阻力也會隨之上升。
加速阻力,只有在汽車加速行駛這個特定的工況下才會出現(xiàn)。汽車作為一個具有一定質(zhì)量的物體,根據(jù)牛頓第二定律,當它要改變運動狀態(tài),也就是從靜止加速或者在行駛中進一步提高速度時,就必須克服自身質(zhì)量加速運動所帶來的慣性力,這個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同時進行加速,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)計和性能優(yōu)化中,對于加速阻力的考量至關(guān)重要,合理的動力匹配和車身輕量化設(shè)計等,都有助于減小加速阻力對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)。當汽車行駛在坡道上時,重力這個我們再熟悉不過的力就會“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分力就是坡度阻力的來源。如果是上坡,坡度阻力與汽車行駛方向相反,成為汽車前進必須克服的力量,而且坡度越大,這個阻力就越大,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,此時它不再是阻礙汽車前進的力量,反而會使汽車有加速的趨勢。在實際駕駛中,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汽車行駛的影響,特別是對于一些動力相對較弱或者載重較大的車輛來說,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,空氣阻力的影響會變得越來越顯著。空氣阻力可以細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)計對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)濟性。此外,汽車的行駛速度對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,空氣阻力就會增大到原來的四倍。
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力性能、燃油經(jīng)濟性以及駕駛的舒適性。無論是汽車工程師在設(shè)計研發(fā)階段對車輛性能的優(yōu)化,還是駕駛員在日常駕駛過程中的操作選擇,都需要充分考慮這些阻力因素。通過合理的設(shè)計和正確的駕駛方式,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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