卡车低风阻新概念及卡车轻量化措施

卡车低风阻新概念及卡车轻量化措施

商用车市场的竞争要求厂家不断降低油耗，提高其运输能力，降低卡车风阻和自重是提升卡车竞争力的重要途径。

有研究证实，当车辆高速行驶的时候，最大的阻力来源于空气，车速越高，车辆受到的空气阻力就越大，空气阻力的增加值与车速增加值的平方成正比。实验表明，当车速高于每小时80KM的时候，就有将近一半的油耗是用来克服空气阻力的。

卡车在行驶过程中，受到的空气阻力由四部分组成：

1：表面阻力，是指气流通过车辆外表面时产生的摩擦阻力，该阻力主要是由车体外形，以及安装在车体外的零部件，如后视镜、车门把手、车灯、车头装饰件等对气流干扰引起的阻力，此阻力会对半挂车和公共汽车等长尺寸车辆产生较大影响。

2：压差阻力，压差阻力的大小取决与紊流区的大小，特别是尾部紊流区的大小。在气流变成紊流的点处，会形成部分的真空区，这样就产生了压差阻力。在卡车设计时，设计师需要努力减小紊流表面，从而减小真空区面积。

3：诱导阻力，它是作为压差阻力的一部分，是由于车辆行驶过程中顶部和底部的空气压力不同而造成的，压差阻力和诱导阻力在总的空气阻力中所占比例最大。

4：车内阻力，是因为气流通过车头内的散热器、发动机等引起的阻力。

一、国际主流卡车降低风阻新举措

1、Mercedes Benz推出aero trailer概念卡车，降低风阻。

这款车在外观造型方面与传统拖车有极大差异，除了使用具有扰流效果的前格栅、车辆侧扰流板和车尾梯形扰流器之外，在尾箱的造型上，还采用了锥形设计，主要目的就是降低风阻。根据Mercedes Benz在风洞试验的测试结果显示，车头前近期格栅可减少1%的风阻，车辆车辆侧扰流板可降低8%的风阻，而车尾增加400mm的锥形物，则可降低7%的风阻，因此整辆车的风阻可有效降低18%,油耗可降低5%。如果根据一项统计数据，每辆车按照每年行驶15万公里的平均里程来计算，使用aero trailer概念的Actros拖车每年将可节省2000升的燃油。相当于百公里节油1.3升。

2、2010年德国MAN公司一款概念卡车亮相汉诺威车展。

曼的这款概念车型号为S型概念车（MANConceptS），低碳环保是这款车展示的主题。

首先从外观上与我们常见的方方正正的卡车造型就有不同，驾驶室线条更为流畅，流畅的外形带来的是更低的风阻。

降低风阻的工作也是全方位的，包括后面挂车的货箱也是做成了流线型，这样能够有效减少尾部涡流的产生。

据介绍，相比普通的40吨的半挂牵引车，这辆概念车能减少25%的燃油消耗，同时也能降低25%的CO2排放量。

3、雷诺推出的一款叫做Optifuel Lab的概念车，通过改善车身的空气动力学性能，竟然能够降低13%的油耗。

此款牵引车以雷诺 Premium 为原型，从整车的设计草图上主要就是将车辆设计成流线型，以减少风阻。

为了改善整车的流线型，Optifuel Lab在驾驶室前面加了30公分的一个鼻子，在货箱的尾部，加了一个70厘米的尾巴，以减少尾部的扰流。

为了改善整车的流线型，Optifuel Lab在驾驶室前面加了30公分的一个鼻子，在货箱的尾部，加了一个70厘米的尾巴，以减少尾部的扰流。

牵引车和挂车连接处有柔性导流板，使驾驶室和挂车之间几乎没有缝隙，减少了扰流。车身侧面也全部由导流板包裹，在货箱最后还有一个收尾，这是参考了F1方程式赛车的设计理念。

为了降低风阻，设计师可谓是不遗余力，连后视镜都取消了，用一组后视摄像头取代，在驾驶室内则是一组液晶显示屏将车辆后面及两侧的情况及时反馈给司机。

看看下面这张图，驾驶室后面看的非常清楚。

二、卡车轻量化

有关研究数据表明，若汽车整车质量降低10％，燃油效率可提高6％～8％；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等机构的传动效率提高10％，燃油效率可提高7％。由此可见，伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低，因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。

汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。汽车轻量化首先应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本身的造价不被提高，以免给客户造成经济上的压力。

目前国内外汽车轻量化技术发展迅速，主要的轻量化措施是轻量化的结构设计和分析，轻量化设计已经融合到了汽车开发的前期。轻质材料在汽车上的应用，包括铝、镁、高强度钢、复合材料、塑料等，与结构设计以及相应的装配、制造、防腐、连接等工艺的研究应用融为一体。

汽车轻量化材料的使用，主要有以下几种类型:

1、有色合金材料

铝具有良好的机械性能，其密度只有钢铁的1／3，机械加工性能比铁高4．5倍，耐腐蚀性、导热性好。其合金还具有高强度、易回收、吸能性好等特点。汽车工业运用最多的是铸造铝合金和形变铝合金。运用形变铝材制造车身面板的技术已经比较成熟，包括发动机罩、行李箱罩、车门、翼子板等。保险杠、轮毂和汽车结构零件也广泛使用铝合金材料。运用铝合金也面临不少问题，比如，铝合金加工难度比钢材高，成型性还需继续改善；由于铝导热性好，导致铝合金的焊接性能差；不能像钢板那样采用磁力搬运等。其中，关键是成本问题，目前铝价还比较高，成本控制对铝合金的运用非常重要。

镁合金具有与铝合金相似的性能，但是镁的密度更低，它们的密度之比为1．8：3，是当前最理想、重量最轻的金属结构材料，因而成为汽车减轻自重、以提高其节能性和环保性的首选材料。但其铸造性差，后处理工艺复杂，成本高。我国的镁资源非常丰富，储量占世界首位。但是国内用量很少，尤其汽车行业用量极少，因此前景非常广阔。而西方工业发达国家对铝基、镁基的金属基复合材料的开发与应用，已达到了产业化阶段，

2、高强度钢

用高强度钢替代原使用材料，能适当减小零件尺寸。世界上广泛通过进一步提高合金钢、弹簧钢、不锈钢等钢种的比强度和比刚度，以及粉末冶金配件具有的多孔密度低、精度高、成本低等特点，来作为汽车轻量化的措施。

采用高强度钢板在等强度设计条件下可以减少板厚，但是车身零件选定钢板厚度大都以元件刚度为基准，因此实际板厚减少率不一定能达到钢板强度的增加率，不可能大幅度地减轻车重。高强度钢板在汽车上应用的目的主要有3点：增加构件的变形抗力，提高能量吸收