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外部设计及空气动力学:斯堪的那维亚动感设计

http://www.sina.com.cn  2006年06月09日 16:54  新浪汽车

  匀称的“定制”设计

  以斯堪的那维亚设计天资创造动感风格

  双门轿车外观(顶篷升起),敞篷跑车外观(顶篷降下)

  全自动软顶,树立起同类产品新标准

  独特“环绕饰板”(‘Surround Trim’ )勾勒出乘客厢轮廓

  独特的“CargoSET”自行延伸后备箱特点

  极具竞争力的0.34Cd风阻系数,升力更低

  令人眼前一亮的Saab萨博9-3高档敞蓬轿车洋溢着动力、跑车风范以及无穷力量;斯堪的那维亚的设计天资将所有元素优雅地结合在一起,线条简洁流畅,但绝不会给人冰冷或生硬的感觉。

  其整体设计就喻示了成功,这辆敞篷车看上去毫无疑问就是一款独一无二的车型,绝无任何拙劣的风格妥协。而且,无论顶篷升起或收回,它看上去同样赏心悦目 ? 可随意地从轿跑车外观变换成敞篷跑车外观。

  只需按一次按钮,软顶就可以自动运作。软顶整合了三项技术革新以及新的同类车型性能标准,包括它运作的速度和展开方式。

  外部设计

  在1983年,Saab萨博将其首辆敞篷车作为一项设计研究对外展示,此后Saab萨博一直是高档敞篷车型市场的领导者。Saab萨博是此类别车型成长背后的驱动力,它向人们证明了一辆专为享受露天驾驶乐趣而制造的汽车也可以容纳四名成人,并且成为全年皆可使用的交通工具。

  现在的9-3高档敞蓬轿车为Saab萨博打开了新天地,它独立于轿跑车项目,却也和该项目同时开发,其设计小组的许多成员共同在这两个项目上的工作。

  敞篷车和轿跑车具有相同的前车身样式,甚至保留了同样的挡风玻璃和A柱倾斜角度,这证明了最终设计的本质“正确性”。

  与前一代相比,现在的车型整体宽了51mm,轴距宽了70mm。前后悬挂的减少意味着整体长度也轻微缩短了,现在是4635mm。

  其匀称的比例和更具针对性的姿态赋予该车强健而动感的特质,与其充满驾驶乐趣的特点相呼应。格栅和整合型车前灯/转向灯组以大角度向后倾斜,这种前端后掠式风格是一项令人激赏的改进。每个灯组的最后端角位于保险杠中心点后面450mm处。这样的“箭头”形状也与挡风玻璃传统的环绕比例样式相称。

  从形状上看,简洁的楔形线条具有典型的Saab萨博特色;从上至下,流畅的车身形状再不会被安装前座安全带的塔所打断。后台样式特别简约,因为弹出式防滚保护杆及可缩回式后头枕由双整流罩整合成优美的流线型,同时巧妙地发散出敞篷车的运动特质。彩色编码座后置物板则齐平安装。

  当顶篷升起时,该车呈现双门轿车的风范,软顶线条流畅简洁并且与挡风玻璃头杆紧密闭合,这使其双门轿车的形象更加突出。整体车身看上去悬挂更低,更贴近地面。轮罩拱间隙减少,负倾角车轮位于车身外边缘,这使整车的姿态显得更有针对性。Aero款式的设计更前卫,增加了17英寸车轮,或者可选择18英寸车轮,还有隐藏式侧梁以及在轮罩拱处展开的大型保险杆。

  车尾配备了敞篷车特有的大型灯组,它们设置在高处以便平衡整体比例。它们裹住两个边角,并且结合了Saab萨博标志性的三角形状和水平透明/红色透镜区。为了获得更佳视野,加热式玻璃后窗加大了25%,另外后备厢盖即使在顶篷升起时也可以120°角打开,方便了使用。

  另外还引入了环绕饰板(Surround Trim),这项新的设计特点从未在以前的敞篷车款式上出现,它标示出车身外部和内部之间的过渡区。它是从两侧A柱向后延伸的U型线,包括车门顶部的纤细面板、后侧饰板以及大部分座后置物板。

  这条线将前后座位区整合在一起,而且在顶篷升起时将唯一“进入车内”的外表面顶部联结起来。这条环绕饰板(Surround Trim)与外车身金属同色(铁蓝色除外),表面进行哑光处理,或以纯色哑光石墨制成。

  傲视同侪的软顶

  敞篷车的软顶及后座机构糅合了三项技术革新:CargoSET顶篷贮藏井自动收缩,两步式后座动作使软顶展开速度更快,以及浅色的顶篷内衬。它无疑是该车令人印象最深刻的特色之一。只有设计精良的车顶才能有效地防风雨、隔热和隔音。它必须坚固贴合,展开后能隔音,操控必须快捷简便,款式美观而且非常可靠。

  在最新的敞篷车上,Saab萨博引入最先进的全自动软顶操控技术,只需按下按钮,无需其它手工操作。该车顶由液压驱动,自动与挡风玻璃顶端导轨紧密闭合,在发动机运转的情况下只需20秒就可以完全展开,是同级车型中最快之一。在强风中它也能可靠地运作,甚至在紧急情况下也可以在30kph(20mph)的速度行驶途中升起。

  三层复合型软顶的材料也经过改进,增加了加厚羊毛中间层以更好地隔热和隔音。表层由极其强韧的防水帆布/丁基橡胶/帆布纺织物制成,防风雨织物内层构成顶蓬内衬。外观颜色可选择黑色或蓝色。

  为了减轻重量,软顶的框架、旋转支架以及与挡风玻璃顶端接合的大型护垫前导轨均由镁制成。而为了确保强度,只有软顶侧部旋转托架才用钢制作。

  为了防止漏风、漏水或者风噪,设计上非常注重密封效果。织物侧面缝入一条细槽以防止车门开启时水滴滴落到座位上。隔音措施效果优异,软顶就位时即使车速高达200kph(125mph)乘客仍可以惬意地欣赏音响系统或愉快交谈。

  对这个级别的汽车来说,外观甚至比功能更重要,因为现在的软顶外表更加简洁流畅,看上去更象双门轿车的固定车顶。这是由于采用了六个,而不是五个用于固定织物的旋转支架(或者说旋转弓架)。由于每个支架间的距离缩短,所以物料下垂的情况就减少了,软顶就位后,通过将支架锁定在后端而不是前端并最终将软顶拉紧,这样做能促使织物绷得更紧。

  内部外观也没有被忽视。顶篷升起时,人们经常批评敞篷车内显得非常阴暗,或者因为觉得被禁闭而感到不安,而这通常是因为使用黑色的顶蓬内衬造成的。Saab萨博现在着手解决这个问题,9-3高档敞蓬轿车是市场上首辆提供浅色内衬的汽车,有米黄色或淡灰色选择。

  座后置物板—用铝制成以减轻重量—的操控是Saab萨博另一项“首创”。自动化软顶系统以前要求座后置物板铰接在后部。为了使软顶更快地展开,敞篷车的后座现在具备极其优雅的二段式操作,整体水平提升后沿与后备箱顶平行的方向向后移动。

  这样的移动方式令人赏心悦目,同时也带来实际好处。相关测试显示,这是腾出空隙以便展开软顶的最快最有效方式。将后座平直下拉取代铰接锁闭也是一种更实用的方法,它能增进可靠性,使就座更舒适,密封效果更好。

  最后一项技术革新是一个实用特点:顶篷自动升起增加了后备箱的容量。CargoSET(自延伸后备箱)系统将软顶最后端的铰接机构与后备箱中的弹性“折叠”式贮藏井直接连接。当顶篷就位时,贮藏井完全收缩,释放出更多实用储存空间。这是个简单的机械动作,无需使用带子或横杆手动拴紧贮藏井。当顶篷收回时,后备箱内仍有足以容纳两个高尔夫球袋的空间。

  敞篷车软顶的设计和操控是一项精确工程杰作。其顶篷针对用户需求而设计,当顶篷完全展开时长度超过两米,而它与挡风玻璃顶端接合的横向公差仅为±2 mm,这相当于百分之0.001的误差幅度,成果非凡。

  真实的空气动力学

  Saab萨博的设计师、模型师以及空气动力学家紧密地工作在一起,这样的情况在其他公司是非常罕见的。虽然有时候他们所提出的要求会互相冲突,但他们拥有共同的目标,就是开发出具有真正Saab萨博特质的产品。在空气动力学方面,那意味着在真实使用条件下获得最佳性能,就如同Saab萨博开发“实际”安全策略的方式一样。

  对一辆新车来说,空气动力学方面碰到的第一个问题总是跟它的阻力系数有关。这个问题的确很重要,但是在日常驾驶条件下,它很少长时间出现,因此不是主要因素。一个可以尽可能有效穿过空气的外形确实是很重要的,但良好的高速稳定性、优异的防风雨性能、车内低风噪水平以及最优化燃油消耗同样是空气动力小组需要关注的领域。仅仅举出一个Cd值是不能公正地评价他们的工作的。

  比如说,该小组会花大量时间测试车身在不同速度和角度的侧风情况下的偏航反应及稳定性。他们也需要了解当汽车高速近距离超过大型车辆或被大型车辆超车时会有什么反应。有多少尘垢会堆积在汽车的哪个部位。在实验室外的真实路面条件下测试以找到问题的最佳答案。

  该小组投入到两款车—双门轿车和敞篷跑车—的空气动力反应研究工作中,不过除了完善敞篷车的“挡风”屏设计外,他们主要专注于研究顶篷闭合时的性能。

  敞篷车在顶篷升起时的阻力系数为0.34,这在同级车型中非常有竞争力,然而更重要的是,该小组通过将尾部提升力持续保持在低水平来改善高速行驶稳定性方面取得了重大进展。

  流畅的气流

  该小组集中精力使环绕汽车四周的气流更顺畅,他们特别注意尾部的分流点,从而降低尾部乱流并且改善稳定性。顶篷后部及车身侧面拐角的半径和曲率的设计尤其重要。

  该小组很自然地将注意力集中在敞篷车顶篷的反应上,尤其是它在高速行驶时以及在侧面车窗旁的就座区抵抗“气球效应”的效率。由于敞篷车没有单侧顶部车门关闭装置,车身内外的空气压力差异会将车窗向外“抽吸”,并产生令人不快的风噪,该小组必须将这种效应降至最低。实际上,它也是引起气球效应或拍扑的原因。

  在车身前段,引擎盖后边缘翘起,使气流更顺畅地在挡风玻璃上面及周围流动。其传统的深曲率也能降低气流经过A柱时的加速度,A柱与挡风玻璃连接处半径较平,从而将气流干扰以及风噪水平降至最低。后视镜的底部边缘也向后延伸了5mm,这样可以帮助降低道路尘垢在镜面积聚的可能性。

  良好的气流管理甚至可以增强安全性。“环绕式”后车灯组的拐角半径经过优化,可以显著分离来自车身侧部的气流。其角度经过精心设计,可以在气流分离前真正引导它“绕过拐角”。这使气流越过部分灯组,减少了道路尘垢的积聚,而尘垢的积聚会减弱车灯的可见度。

  气流也经过特别设计,从而使车窗尽量免受尘垢的污染。例如,后视镜框的底部表面具备了类似小型扰流器的外形,这样便减少侧面车窗受到的污染。

  车身下面的气流管理是越来越重要的“细化”区域,空气动力小组针对这个区域集中了研发力量,而回报是非常丰厚的。在前轮前端的风洞区精心地设计了一个小型扰流器以便降低拉力,后悬挂的前端低位连杆也按照空气动力原理进行特别设计以降低风阻以及将车轮边缘积聚的道路尘垢降至最低。

  引擎盖下面的气流,包括引擎室内部和前端腿部空间,也经过仔细检查。对车内空调的“废”气加以阻隔可减少干扰流,“废”气从后轮罩拱后面排出。

  测试

  由于空气动力小组与设计小组的密切配合,使位于斯图亚特大学的风洞可以在一个八小时班次里以五分之一的比例测试高达70个不同的车身,大部分优化工作都是在这里进行的。只有当模型师在现场,并且预制多个模具的情况下才能实现这样的高效率。这样可以快速检验大量的变更建议从而实现空气动力方面的目标。

  这项工作结束后,该小组开始进入下一步在滚动道路系统上进行全面测试。为了抑制风噪,更深入的风洞工作也在英国的汽车工业研究协会(MIRA)以及美国的底特律进行。

  先进的CFD(数值流体力学)建模技术现在取代了风洞实验中大量繁复的工作,这也使小组成员之间的沟通更快更有效。例如,CFD在气流视觉化方面起到了非常重要的作用,并且加快了风洞的优化工作。

  CFD也是管理内部气流的主要工具:在引擎室内用于控制热量积聚,在车内协助获得最佳舒适感。

   

(编辑:王延东)
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