箱鱼情缘
我们每每为那些汽车设计大师们是怎样创造出一个个赏心悦目的汽车而感到惊讶,其实大自然的万事万物都给了汽车设计师灵感,特别是动物,如果我们细心观察,就会在很多车型上发现某种动物的影子。最近,奔驰的设计师们又从鱼身上吸取灵感,设计了一款鱼形概念车。
戴姆勒·克莱斯勒设计的这款四座柴油版概念车名为Bionic,它采用了仿生学原理,外形主要源于一种产于热带的箱鱼(Boxfish)。这种生活在热带地区的鱼拥有非常优异的流线型躯体。就是这一点启发了设计师的灵感,最终开发了这样一款就像是来自加勒比海的帆船一样的概念车。
也许这辆鱼形概念车的外观并不怎么讨人喜欢,但性能方面却出乎我们的想象。在斯图加特风洞中测试的数据显示,这辆车的风阻系数仅为0.19,要知道现代汽车的风阻系数一般在0.3~0.5之间,很少有低于0.2的,这条“鱼“可算得上是世界上阻力最小的车了。
风阻系数的降低意味着汽车行驶中遇到的空气阻力减小,因此这辆车非常省油。它行驶100公里只消耗了4.3升柴油,比同级量产车型要低20%。在时速90公里匀速行驶的情况下,每百公里油耗仅为2.8升。同时在尾气排放方面,氮氧化物排放量降低了80%。
这辆多功能概念车是在华盛顿的技术展览会上展出的,戴姆勒·克莱斯勒表示目前他们不会批量生产这种车型,但是其中的很多技术将应用到未来开发的车型中。
来自于仿生技术的外形
Boxfish是一种生活在热带地区的硬鳞鱼,尽管它看起来方方正正的,但它还是具有超一流的空气动力学效应。借助于生物学家的帮助,戴-克的工程师们深入分析了Boxfish的解剖学特点,并将其放大制成了一个模型,当拿到风洞中进行测试时发现其风阻系数只有0.06!这当然很令设计人员感到振奋。
接着工程师们又制作了一个基于Boxfish的1∶4泥模,在风洞中得到的风阻系数也仅为0.095,在经过反复测试之后,决定按照4.24米车长,内部可以容纳四个成年人外加行李的标准,制作了一辆仿生概念车,再装上所有上路行驶必须的设备,最终风阻系数仅为0.19,这在同级车型中也是最为理想的了。
更强、更轻的车架结构
研究人员还发现,箱鱼的皮肤覆盖了一层重量轻且强度大的六角形骨架,可以有效保护身体免受伤害。戴-克的研究人员正是借鉴了箱鱼骨架的形成原理,使外部车门面板的强度比采用原来的方法时加强了40%。整个车身通过采用这一方法,在不降低强度和冲撞安全性的情况下,将重量减轻到原来的1/3。
在设计中,最关键的就是如何用最轻的材料制造最高强度的车身结构,其实也就是这些部位需要使用怎么样的材料。问题最后还是回到了Boxfish上,在生物工程师的协同合作之下,对每一部位都做了精确地计算机模拟计算,在反复实验之后得到了一个整车材料最合理的使用方式。
根据仿生学概念设计的发动机,也很有特色,在引入SKO(软磨损技术)概念,就是将每一次的磨损都控制在一个较低的水平,确保发动机始终保持状态良好,提高耐久性。这一概念在整车设计的其他部件上都有很多显著的作用。
百公里油耗仅4.3L
Bionic 的发动机是一台最大输出功率为103kW的直喷柴油发动机,借助于空气阻力系数优良的外形设计和轻量化结构,这辆概念车比同级的其他柴油车省油约20%。在高速公路上以时速90公里匀速行驶的情况下,每百公里油耗仅为2.8升,而在城市路况中行驶时,油耗也仅为4.3L。
Bionic概念车还采用了新的柴油过滤技术,它采用了目前世界上独一无二的选择性催化还原降解(Selective Catalytic Reduction)装置,该装置里有一种名为AdBlu的化学试剂,这是从动物尿液中提取的尿素化合物。当汽车产生尾气时,AdBlu化学试剂会自动喷射到汽车尾气排放系统里。经过化学反应,最终将有害气体分解为水和氧气并从汽车尾部排出。戴姆勒-奔驰公司专家透露,经过选择性催化还原降解装置处理后,汽车尾气中的氮氧化物降低80%左右。
欧洲的汽车制造商一直以来都鼓吹柴油发动机技术,认为它比传统的汽油发动机省油30%,并且二氧化碳的排放量也要低20%左右。但是柴油发动机在美国等国家推广时也遇到了很多障碍,比如其氮氧化物的排放很难达到排放标准的要求,而且柴油发动机给很多普通车主噪声大、冒黑烟的印象。最近,大众和戴-克两大汽车公司力图将柴油发动机再次引入美国市场,他们展示的发动机无论在噪声上还是排放上,都比以前有了很大进步。Bionic 概念车也是其推广柴油发动机战略的一部分。其他投放美国市场的柴油发动机车型还有奔驰E320、大众新甲壳虫、高尔夫和捷达等。
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