[汽車之家 技術(shù)體驗(yàn)]  一直以來我們都覺得風(fēng)洞是個(gè)高深莫測并且極其燒錢的土豪項(xiàng)目,，只有航空和軍事領(lǐng)域，或是一線車企和超級跑車才會在設(shè)計(jì)時(shí)通過風(fēng)洞來測試自己的產(chǎn)品,，F(xiàn)1方程式則是我們最常聽見的頻繁運(yùn)用風(fēng)洞測試的造車領(lǐng)域之一,，其燒錢程度人盡皆知。作為風(fēng)洞的提供者,，日進(jìn)千斗易如反掌,，也有廠家斥巨資自建風(fēng)洞來降低未來的研發(fā)成本，都說好奇心害死貓,，能有一次參觀風(fēng)洞測試的機(jī)會,，我們自當(dāng)萬分珍惜，誰知幸福來的實(shí)在太快,，這一次使用風(fēng)洞的竟不是哪一位土豪高大上,，而只是一臺實(shí)實(shí)在在的家用MPV——長安歐尚，官方公布的120km/h等速風(fēng)阻系數(shù)為0.334,。

■ 在哪里做風(fēng)洞測試,？風(fēng)洞為何高大上？

　　作為我國第一個(gè)也是最大的整車級風(fēng)洞試驗(yàn)場,，“上海地面交通工具風(fēng)洞中心”并不是獨(dú)立的建造在某個(gè)地方的獨(dú)立運(yùn)作機(jī)構(gòu),，而是由同濟(jì)大學(xué)于2009年耗資5億元設(shè)計(jì)打造的擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)洞，其正是坐落在同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)內(nèi),。風(fēng)洞中心包括兩座汽車整車風(fēng)洞－氣動聲學(xué)風(fēng)洞,、熱環(huán)境風(fēng)洞,，和一個(gè)汽車造型、加工和設(shè)備維護(hù)中心,。

　　這其中,，氣動聲學(xué)風(fēng)洞噴口面積27㎡，試驗(yàn)風(fēng)速可達(dá)250km/h,，設(shè)有五帶移動地面系統(tǒng)和六分量測試天平,，測試段背景噪聲在風(fēng)速140公里/小時(shí)時(shí)為65分貝，將成為國際上同等大小汽車風(fēng)洞中最安靜的風(fēng)洞,。熱環(huán)境風(fēng)洞則設(shè)有7/14㎡可變大小噴口,，對應(yīng)試驗(yàn)最大風(fēng)速200/100km/h，模擬溫度及相對濕度范圍分別為－20～+55℃和5～95%,，并設(shè)有可變強(qiáng)度和角度的全光譜陽光模擬裝置以及雙軸驅(qū)動轉(zhuǎn)轂系統(tǒng),，能模擬各種氣候條件和車輛行駛工況。（此段數(shù)據(jù)來源于百度百科）

　　風(fēng)洞中心能夠進(jìn)行包括轎車,、客車,、SUV、卡車在內(nèi)的各類汽車整車和零部件,、軌道車輛模型等系列試驗(yàn),，以優(yōu)化造型，降低油耗,。聽起來很先進(jìn)不是嗎,？然而，并不是所有廠家都會選擇使用風(fēng)洞來對自己的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化,，原因很簡單——價(jià)格昂貴,！要知道，把產(chǎn)品放到風(fēng)洞里單是吹1分鐘就需要支付400元,，這還不包括場地使用費(fèi)以及各種軟硬件使用和數(shù)據(jù)分析的費(fèi)用,，總體算下來根本就是天價(jià)。而長安歐尚要在這里進(jìn)行3-4次風(fēng)洞試驗(yàn),，每次間隔3-4個(gè)月用來調(diào)整產(chǎn)品,，單次試驗(yàn)則需要8個(gè)小時(shí)，大家可以計(jì)算一下光是吹風(fēng)的錢,，長安汽車就要支付多少吧,？

■ 長安汽車已經(jīng)在這里做了多年的風(fēng)洞測試？

　　并不是所有的車企在開發(fā)一款新產(chǎn)品的時(shí)候都會選擇風(fēng)洞測試,，特別是我們中國品牌的企業(yè),，因?yàn)橹�前說過，成本實(shí)在太高了,。但即便如此,，同濟(jì)大學(xué)的這個(gè)風(fēng)洞中心還是常年“客滿”，接待我們的長安汽車工程師王俊告訴我們,，這里不僅僅有長安汽車在做風(fēng)洞測試,，包括上海大眾、上海通用等實(shí)力雄厚的汽車廠家還是會經(jīng)常來測試自己的新車,，只是項(xiàng)目做的多一點(diǎn)少一點(diǎn),，時(shí)間長一點(diǎn)短一點(diǎn)的差別而已。也正因?yàn)槿绱�,，要預(yù)定做風(fēng)洞測試,，廠家基本上都會提前1-2年就把場地給定好了。

　　長安歐尚并不是長安汽車旗下第一款來到同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心的產(chǎn)品,，這幾年我們都發(fā)現(xiàn)長安汽車的新車型在外觀設(shè)計(jì)上進(jìn)步顯著,，這不單單是因?yàn)樗麄冋垇砹嗽��?jīng)的寶馬傳奇設(shè)計(jì)師克里斯·班戈，將設(shè)計(jì)的權(quán)重提升了不少,，更是因?yàn)樵?strong>這幾年的產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)上,，幾乎都可以看到將風(fēng)洞用作輔助設(shè)計(jì)的影子。不過王工告訴我們,，歐尚是迄今為止品牌旗下在風(fēng)洞測試時(shí)做過項(xiàng)目最多的車型,，廠家對其所寄予的厚望可見一斑。

『長安汽車的多款轎車之前也做過風(fēng)洞測試』

　　另外,，考慮到成本的關(guān)系,，長安汽車也會和其他廠家一樣采用計(jì)算機(jī)仿真來模擬風(fēng)洞試驗(yàn)的過程，費(fèi)用會便宜很多,，同樣可以得出豐富的數(shù)據(jù),，而且調(diào)整起來非常的方便。不過王工的觀點(diǎn)卻認(rèn)為計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確性不夠高,，即便目前長安在計(jì)算機(jī)模擬風(fēng)洞這塊同樣在國內(nèi)處于頂尖的水準(zhǔn),，要用作最終的產(chǎn)品輸出，光使用計(jì)算機(jī)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,，你永遠(yuǎn)不知道實(shí)車在風(fēng)洞里會發(fā)生什么計(jì)算機(jī)模擬不出的狀態(tài)來,。

　　所以計(jì)算機(jī)模擬和真正的風(fēng)洞測試其實(shí)是穿插著來的，前期開發(fā)時(shí)會運(yùn)用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)車身和底盤等細(xì)節(jié),，至少在理論上保證能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)定的風(fēng)阻系數(shù)目標(biāo)值,，之后再將油泥模型或者測試車帶入真正的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室來幫助完善之前的設(shè)計(jì)。這個(gè)過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是大家想象的幾個(gè)月,，或是一兩年內(nèi)可以完成的,。

■ 言歸正傳，為何要做風(fēng)洞測試,？做哪些項(xiàng)目,？

　　根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù),，當(dāng)車速達(dá)到110km/h以上，不單單是風(fēng)噪會成為最主要的噪音來源,，風(fēng)阻也會占到車輛總行駛阻力的70%以上,，也就是說我們所加的燃油在發(fā)動機(jī)中被點(diǎn)燃所作的功，大部分都被用在了和風(fēng)阻的對抗上,。這樣不僅僅是乘坐舒適性,，油耗經(jīng)濟(jì)性也會受到大幅影響，據(jù)了解在120km/h時(shí)車輛的風(fēng)阻系數(shù)每降低8%,，百公里大概就能夠降低0.25-0.3L油耗,，而二氧化碳的排放量更是能減少5-8g。

　　從上述數(shù)據(jù)來看,，不難了解汽車的外形設(shè)計(jì)對減少風(fēng)阻,、提升行駛舒適性和油耗經(jīng)濟(jì)性有那么多重要的意義，而要將這些都優(yōu)化到最好,，風(fēng)洞是目前最有效的方法,，這就是為什么大家一有錢就都要擠破腦袋來預(yù)定風(fēng)洞中心的原因。對于長安歐尚來說,，此次在同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心要做的實(shí)驗(yàn)主要分為風(fēng)阻和風(fēng)噪兩個(gè)測試部分,。

1/風(fēng)阻系數(shù)測試

　　在了解風(fēng)阻是怎么測試的之前，您必須先要知道風(fēng)阻系數(shù)是怎么得到的,，這是個(gè)我們覺得既熟悉又陌生的詞兒，但究竟是怎么計(jì)算出來的估計(jì)沒幾個(gè)人能說的出來,。所以在這里我們首先要讓大家知道這樣一個(gè)計(jì)算公式：

風(fēng)阻系數(shù)（Cd）=空氣阻力×2/（車速²×空氣密度×車輛迎風(fēng)面積） 

　　通過公式我們可以發(fā)現(xiàn),，實(shí)際上單個(gè)物品的風(fēng)阻系數(shù)并不是一個(gè)固定值，廠家公布的車輛風(fēng)阻系數(shù)實(shí)際上也是在某個(gè)特定的速度下得出的結(jié)果,。那么長安歐尚的風(fēng)阻系數(shù)是多少呢,？廠家公布的數(shù)值是120km/h等速下為0.334，可別小看這個(gè)數(shù)字,，要知道因?yàn)檐囕v造型的不同,，兩廂造型的汽車在風(fēng)阻系數(shù)上要遠(yuǎn)高于三廂轎車,，而在MPV里，長安歐尚的這個(gè)成績也是相當(dāng)優(yōu)秀的了,，甚至比一些合資品牌的產(chǎn)品做的還要好,。

　　那么這樣的成績是如何做到的？這就是我們此次參觀長安歐尚在同濟(jì)大學(xué)做風(fēng)洞測試的初衷,。在這個(gè)目前全中國最先進(jìn)的風(fēng)洞中心里,，目前可以做到最高約180km/h的風(fēng)速。您或許會說這個(gè)速度不是已經(jīng)超過中國高速公路的最高法定限速了嗎,？沒錯,，所以我們看到歐尚公布的風(fēng)阻系數(shù)剛好是在車速達(dá)到120km/h法定最高限速值上。但如果一臺新車在做前期測試時(shí)只做到120km/h,，而沒有更多的冗余測試做保障,，這顯然是不合理的。

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　　目前長安歐尚會在風(fēng)洞中心做到最高140km/h的風(fēng)速,，測試時(shí)，車輛會被固定在測試臺架的正中央,。試驗(yàn)中,，除了風(fēng)洞本身會起風(fēng)之外,，車輪下的滾動帶也會以同樣的速度進(jìn)行移動，這是為了讓通過車底的空氣流動情況盡可能的模擬真實(shí)路況,。

　　為了盡可能的降低風(fēng)阻系數(shù),，長安歐尚的設(shè)計(jì)師們可謂煞費(fèi)苦心，在外觀的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上再三斟酌,，既要保證美觀,，也要降低風(fēng)阻，還得考慮成本控制,。我們?nèi)缃窨吹降囊呀?jīng)是歐尚在同濟(jì)風(fēng)洞中心的最后一次測試,，待數(shù)據(jù)得出之后，工程師們對一些細(xì)節(jié)可能還會有一些微調(diào),。通過煙流展示,，我們可以很直觀的看到氣流是如何平滑的淌過這些經(jīng)過優(yōu)化的區(qū)域而不產(chǎn)生多余亂流的。

　　目前我們已經(jīng)看到歐尚的外觀設(shè)計(jì)上有了多處的降阻設(shè)計(jì),，比如發(fā)動機(jī)艙蓋,、前保險(xiǎn)杠造型、A柱線條,、進(jìn)氣格柵,、車頂?shù)幕《取⒑笠曠R罩,、翼子板和輪眉,、車窗擾流器、側(cè)包圍,、后擾流板以及平整式轎車底盤布局等等,。

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　　當(dāng)然我們知道真正行駛在路上時(shí),，車輛并不一定僅僅受到前方的空氣阻力,，也有可能會有一定的側(cè)風(fēng)從不同角度襲來。所以在測試的時(shí)候,，臺架本身也可以左右旋轉(zhuǎn),，而工程師會對歐尚進(jìn)行偏置10°到20°的風(fēng)阻測試，以期能讓車輛在各種情況下都盡可能的提升行駛穩(wěn)定性,。

2/車外風(fēng)噪聲測試

　　除了要得到優(yōu)秀的風(fēng)阻系數(shù)之外,，風(fēng)噪亦是新車開發(fā)時(shí)非常非常重要的項(xiàng)目之一，它是氣流在車身表面產(chǎn)生了壓力脈動而形成的,。我們都知道汽車開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中有一個(gè)特別重要的大類叫NVH,，也就是噪聲、振動和聲振平順性指標(biāo)，風(fēng)噪當(dāng)然也是NVH中的一項(xiàng),。長安汽車在這個(gè)項(xiàng)目上擁有國內(nèi)最頂尖的工程師團(tuán)隊(duì),，其領(lǐng)導(dǎo)者是國內(nèi)NVH領(lǐng)域的泰斗級人物龐劍博士。

龐劍（長安汽車工程研究總院副院長和總工程師）,，曾任武漢船舶設(shè)計(jì)研究所工程師,，Stewart and Stevenson公司高級工程師和技術(shù)專家。1999年加盟福特汽車公司,，擔(dān)任福特汽車公司汽車動力傳遞系統(tǒng)部門高級工程師,、噪聲與振動技術(shù)專家。

　　那么風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室又分為環(huán)境風(fēng)洞和空氣動力學(xué)風(fēng)洞,，風(fēng)噪測試一般要在做過聲學(xué)處理的低風(fēng)噪空氣動力學(xué)風(fēng)洞中進(jìn)行,，同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞中心則是國內(nèi)唯一既能夠提供環(huán)境風(fēng)洞，又可以提供低風(fēng)噪空氣動力學(xué)風(fēng)洞的測試中心,。而測試車外風(fēng)噪的主要目的在于識別車外風(fēng)噪的噪聲源，我們常見的車外風(fēng)噪測量方法有三種,，分別是聲源識別測量,、聲學(xué)聚焦鏡測量以及表面壓力分布測量，另外也有激光測量等不常用的方法,，長安歐尚只進(jìn)行聲源識別測量和表面壓力分布測量,。

　　聲源識別測量時(shí)會運(yùn)用到聲學(xué)照相機(jī)這一設(shè)備，其原理就是將傳聲器陣列放置在遠(yuǎn)離流場的地方,，聲源的聲波以平面波或者球形波的形式傳遞到陣列的每一個(gè)傳聲器上,。聲源與每個(gè)傳聲器的距離和相對位置不同，每個(gè)傳聲器接受到聲波的時(shí)間不同,。利用這種位置差異和時(shí)間差異,，經(jīng)過一定的計(jì)算，增加選定方向上的信號而衰減其它方向的信號,，在傳聲器陣列中重建噪聲信號,，從而識別聲源。

　　而后在計(jì)算時(shí),，應(yīng)用波束形成算法“延遲求和”,，對傳聲器陳列中各陣元上測量的信號進(jìn)行加權(quán)、延時(shí),、求和等運(yùn)算,，使得各陣元由位置差異引起的信號延時(shí)得到補(bǔ)償，形成具有空間指向性的結(jié)果,，來指示聲源的方位,。

　　而在表面壓力分布測量階段，我們主要測試的就是車輛固定測試位置上的脈動壓力，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)的軟件來研究車輛表面的脈動壓力和表面流態(tài),，這樣就可以得出汽車表面的壓力圖以及側(cè)窗位置上的壓力曲線圖,，然后再把之前通過計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)據(jù)和試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

　　汽車表面的脈動壓力和車輛的表面流態(tài)是成正比的,，而A柱和前車窗附近的區(qū)域是脈動壓力較大的部分,，所以我們常會在一些密封不好的車輛上聽到來自A柱的風(fēng)噪，歐尚的表面壓力分布測量也主要是對這個(gè)部位進(jìn)行不斷的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn),。測試時(shí),，工程團(tuán)隊(duì)同樣要對不同風(fēng)速、不同偏置角度下的車外風(fēng)噪數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析,。

3/車內(nèi)風(fēng)噪實(shí)驗(yàn)

　　說完了車外風(fēng)噪,，那么對于駕駛者來說，真正傳入車內(nèi)的風(fēng)噪有多少,，對人的影響有多大,，這才是最實(shí)際的，所以車內(nèi)風(fēng)噪的實(shí)驗(yàn)更是和乘坐舒適性息息相關(guān),，測量的目的在于識別車內(nèi)風(fēng)噪噪聲源以及評估車內(nèi)風(fēng)噪水平,。那么在車內(nèi)風(fēng)噪實(shí)驗(yàn)階段，工程師們常會使用到球形陣列,、人工頭測量和傳聲器測量,，當(dāng)然也會親身坐入車內(nèi)進(jìn)行主觀評價(jià)。

　　因?yàn)槲覀兌贾���,，人耳對于聲音的敏感度雖然沒有儀器那么高,，但對于不同頻率和聲音，其通過耳朵進(jìn)入大腦后所產(chǎn)生的感觀是完全不同的,。舉個(gè)例子,，高音量的音樂一定比低頻的噪音要更容易讓人接受，這很容易讓人理解吧,？所以車內(nèi)風(fēng)噪測試不單單是要保證風(fēng)噪低,，而是要讓駕乘人員在乘坐時(shí)也不會對噪音感到惱人，這就是主觀評價(jià)的重要性,。

　　實(shí)際測量的時(shí)候,，儀器的測量和人工主觀評價(jià)會同步進(jìn)行，其中球形陣列可以有效定位儀表臺中間處的噪聲聲源,，人工頭和傳聲器用來模擬不同位置上駕乘人員可以接收到的一切聲源,，而工程師團(tuán)隊(duì)的“金耳朵”們則會被“關(guān)”在車內(nèi)好幾個(gè)小時(shí)來進(jìn)行主觀評價(jià)，這是一個(gè)非常痛苦和難熬的階段,，但也是一款車輛在用心開發(fā)過程中不可避免的階段,。

■ 編輯總結(jié):

　　在結(jié)束之前想說的是,，由于所有的測試數(shù)據(jù)均為商業(yè)機(jī)密，所以我們無法通過結(jié)論數(shù)據(jù)來為大家進(jìn)一步展現(xiàn),，實(shí)在抱歉,。而通過風(fēng)洞中心的反復(fù)測試，長安歐尚在開發(fā)過程中對自身產(chǎn)品也進(jìn)行了不斷的技術(shù)升級,，其光是NVH這塊就已經(jīng)進(jìn)行了20多項(xiàng)改進(jìn),，其中更是有14個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了重點(diǎn)突破，廠家對這臺新車研發(fā)過程中的努力可謂是用心良苦,。

　　或許有的朋友會問,，一臺車的噪音表現(xiàn)如何，不是還要取決于車身組裝品質(zhì),、車內(nèi)用料等方面嗎,？我們也就這個(gè)問題咨詢了王工程師，對方告訴我們確實(shí)是這樣的,，而且也同樣重要,。不過既然來到了風(fēng)洞，我們的目的就是把風(fēng)阻系數(shù)和風(fēng)噪兩方面盡可能做到最好,，車輛的開發(fā)畢竟是一個(gè)整體的工程,，只有在單一項(xiàng)目上都盡力做到成本允許內(nèi)的最佳水準(zhǔn)，整車的水平才會有質(zhì)的提升,。正是這種全力以赴把產(chǎn)品做好的精神，讓我們對歐尚這款車充滿了期待,，可以透露的是在測試現(xiàn)場我們仔細(xì)查看了這臺已接近量產(chǎn)的測試車,，確實(shí)非常的棒。新車將在8月份正式上市,，廠家所作的努力到底會否轉(zhuǎn)化為用戶的滿意度,，到時(shí)就會揭曉。（文/圖/攝 汽車之家 黃正橋）

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借力無形間 圖說概念之空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)
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