低風(fēng)阻氣動(dòng)布局的Skylon

　　同樣出于能源和環(huán)保的考慮，Skylon(摩天)的設(shè)計(jì)理念與Road Runner有所不同。美國(guó)設(shè)計(jì)師Nikita Kalinin的作品Skylon是從減少能耗的角度來(lái)解決這一問(wèn)題的。

　　"在21世紀(jì)的汽車(chē)設(shè)計(jì)不僅僅意味著造型。我們這一代人比以往任何時(shí)候都更需要對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)。我們都肩負(fù)著使命，創(chuàng)造更清潔的車(chē)輛，并提供有助于減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的解決方案，同時(shí)讓人的出行更加容易、有品位。"這就是設(shè)計(jì)師Nikita Kalinin的設(shè)計(jì)理念。

　　Skylon是一輛電動(dòng)/柴油混合動(dòng)力卡車(chē)，是高效、高速的前衛(wèi)卡車(chē)，其靈感來(lái)源于勒芒賽車(chē)和高速列車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)。

　　根據(jù)作者的設(shè)定，Skylon具有以下特點(diǎn)：牽引車(chē)與掛車(chē)一體的智能核心技術(shù)(Smart Pivot)；在虛擬風(fēng)洞中的風(fēng)阻系數(shù)低至0.23；頂蓋的大型太陽(yáng)能電池板為所有附屬系統(tǒng)提供能源；太陽(yáng)能電池板還兼有主動(dòng)空氣制動(dòng)和在高速行駛中穩(wěn)定車(chē)輛的作用；鋰電池輪轂電機(jī)；混合動(dòng)力制動(dòng)能量回收；有2個(gè)豪華臥鋪和1個(gè)在車(chē)廂內(nèi)的衛(wèi)生間；能見(jiàn)度最高的單座駕駛座艙。

圖9 Skylon概念重卡

　　讓我們先看看這款Skylon的造型(圖9)。修長(zhǎng)的車(chē)身，駕駛室的位置非?？亢?。長(zhǎng)長(zhǎng)的車(chē)頭為復(fù)雜的混合動(dòng)力系統(tǒng)提供了足夠的空間，況且還有輪轂電機(jī)分布在6個(gè)車(chē)輪上，Skylon的車(chē)身寬度達(dá)到了驚人的2.8 m。2個(gè)前輪罩與車(chē)頭是分體結(jié)構(gòu)的，這很像勒芒賽車(chē)，而大曲面的車(chē)頭又有高速列車(chē)的影子。前輪罩上同樣有2個(gè)攝像頭代替后視鏡，這在筆者之前介紹的其他概念重卡中幾乎是必備的標(biāo)準(zhǔn)配置了。刀鋒一樣豎起的前大燈和白色的涂裝看起來(lái)就像是一個(gè)幽靈，我?guī)缀蹩吹搅怂?a href="http://www.vodan.cn/search-%E9%AB%98%E9%80%9F%E5%85%AC%E8%B7%AF-.html" class="tooltip" target="_blank" title="高速公路">高速公路上狂奔的魅影。整車(chē)造型給人一種后仰的感覺(jué)，似乎是疾速狂奔的車(chē)輪將駕駛室甩在了后面，很有張力。

圖10 Skylon的掛車(chē)

　　掛車(chē)與牽引車(chē)結(jié)合成一個(gè)整體，采用統(tǒng)一的智能核心技術(shù)(圖10)。而巨大的太陽(yáng)能板將牽引車(chē)和掛車(chē)的造型融合起來(lái)，相當(dāng)于一個(gè)多功能的導(dǎo)流罩。這樣的整體結(jié)構(gòu)可以減少空氣阻力，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

圖11 Skylon的設(shè)計(jì)草圖

　　從Skylon的設(shè)計(jì)草圖中我們可以看到設(shè)計(jì)師的思路(圖11)：綜合了勒芒賽車(chē)和高速列車(chē)的造型特征，駕駛室后移，最大限度的降低風(fēng)阻系數(shù)，加寬底盤(pán)以獲得高速行駛的穩(wěn)定性。

圖12 Skylon的多功能太陽(yáng)能電池板

　　Skylon的最大特點(diǎn)就在于它那巨大的多功能太陽(yáng)能電池板(圖12)。分為內(nèi)外2層，非常像甲殼蟲(chóng)的鞘翅。太陽(yáng)能電池板具有多種功能：既可以做為輔助電源的發(fā)電裝置，為附屬系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的電力；也可以融合車(chē)頭和掛車(chē)，以降低空氣阻力；還可以作穩(wěn)定側(cè)風(fēng)的調(diào)整板，在高速行駛和轉(zhuǎn)彎時(shí)，提高行駛穩(wěn)定性。

　　巨大的前輪罩造型的靈感來(lái)源于勒芒賽車(chē)。在輪罩內(nèi)側(cè)的后部，有2個(gè)進(jìn)氣格柵，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖13 Skylon的駕駛室內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　對(duì)于Skylon這樣一款前衛(wèi)的概念卡車(chē)，請(qǐng)?jiān)试S我將駕駛室稱(chēng)為"駕駛艙"(圖13)。駕駛艙和生活艙的空間分離開(kāi)來(lái)，獨(dú)立的駕駛艙空間很緊湊，有些像飛機(jī)的駕駛艙。駕駛員座椅可以360°旋轉(zhuǎn)，并且和前面介紹的Road Runner一樣，位于駕駛艙中間，而不是像現(xiàn)在大多數(shù)車(chē)一樣偏置，或許靈感也源于勒芒賽車(chē)吧。不過(guò)在北美和澳大利亞的曠野，這樣的中置座椅將為駕駛員提供良好的視野。駕駛艙通過(guò)一個(gè)樓梯與生活艙相連，樓梯左側(cè)的蓋子打開(kāi)是廚房，廚房下方有個(gè)可以抽拉出來(lái)的桌子。生活艙后段左側(cè)是上下2個(gè)臥鋪，上下臥鋪均可以折疊收納起來(lái)，右側(cè)是衛(wèi)生間和一個(gè)可以淋浴的浴室，衛(wèi)生間外側(cè)是投影屏幕。駕駛艙有臥室、衛(wèi)生間、浴室、廚房，還有娛樂(lè)設(shè)施，幾乎就是個(gè)移動(dòng)的家了。也許未來(lái)卡車(chē)駕駛員的工作真的會(huì)這么愜意。要駕駛這樣一個(gè)復(fù)雜的大家伙，恐怕也需要駕駛員有很高的學(xué)歷并且經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和考核才能勝任吧？答案也許是否定的。Skylon具有自動(dòng)駕駛等輔助駕駛功能，讓駕駛員的工作更加輕松(圖14)。

圖14 Skylon的駕駛艙

　　轉(zhuǎn)向盤(pán)中間的紅燈表示自動(dòng)駕駛儀已經(jīng)開(kāi)啟，Skylon正在自動(dòng)駕駛中，駕駛員可以稍微放松一下，喝杯咖啡。轉(zhuǎn)向盤(pán)左右還有幾個(gè)控制開(kāi)關(guān)：VSA(Vehicle Stability Assist)車(chē)輛穩(wěn)定輔助系統(tǒng)，TRC(日系車(chē)的叫法，一般稱(chēng)為T(mén)CS，即Traction Control System)牽引力控制系統(tǒng)，GPS全球定位系統(tǒng)，OBD(On-Board Diagnostics)車(chē)載自動(dòng)診斷系統(tǒng)。儀表全部采用數(shù)字顯示屏，并且在左右兩側(cè)各有2個(gè)輔助控制的觸摸顯示屏。

圖15 Skylon的結(jié)構(gòu)

　　圖15是Skylon的結(jié)構(gòu)圖，顯示了Skylon的外廓尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先是Skylon和2輛典型的美國(guó)長(zhǎng)頭重卡的對(duì)比(圖15)。對(duì)比的車(chē)型分別是沃爾沃VN780 和彼得比爾特379，都是美國(guó)最頂級(jí)的重型卡車(chē)。順便說(shuō)一下，彼得比爾特379就是電影《變形金剛》中的擎天柱大哥?？梢钥闯?，Skylon與傳統(tǒng)的北美長(zhǎng)頭重卡相比，車(chē)身略長(zhǎng)，高度降低很多，而寬度卻達(dá)到了驚人的2 803 mm。這樣的尺寸，更有利于在高速行駛中保持穩(wěn)定。另外，Skylon牽引車(chē)與掛車(chē)的連接方式也與目前廣泛采用的牽引鞍座結(jié)構(gòu)不同，因此駕駛艙可以充分利用牽引車(chē)整車(chē)的長(zhǎng)度。Skylon帶上掛車(chē)，列車(chē)總長(zhǎng)度為24 612 mm，雖然駕駛艙很長(zhǎng)，但掛車(chē)的有效容積并不少。

　　中間的側(cè)視圖和正視圖則反映了Skylon的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。駕駛員前方是電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)發(fā)電機(jī)和帶有自動(dòng)駕駛功能的CVT無(wú)級(jí)變速器。電動(dòng)機(jī)下方是燃料電池和燃料儲(chǔ)存罐。Skylon采用了巨大的32 in(812.8 mm)輪圈，前后輪胎分別采用245/40/ZR24和305/35/ZR25，離地間隙188 mm。駕駛員座椅在正中間，后部有雙層臥鋪。因?yàn)轳{駛艙右側(cè)有衛(wèi)生間和浴室，所以上下2個(gè)臥鋪都布置在駕駛艙偏左的位置，充分利用了超寬的整車(chē)尺寸。

　　最后是設(shè)計(jì)師設(shè)定的各項(xiàng)性能目標(biāo)，其中有幾項(xiàng)數(shù)據(jù)非常搶眼：滿載狀態(tài)下0～96 km/h加速僅需要10秒，最高車(chē)速241 km/h，這樣的性能絕對(duì)可以和賽車(chē)媲美了；而百km油耗僅為11.75 L，要讓一個(gè)幾十噸重的龐然大物移動(dòng)100 km，卻僅僅消耗11.75 L燃料，恐怕是柴油、汽油這樣燃燒時(shí)能量轉(zhuǎn)化率不足50%的普通燃料所難以達(dá)到的。

圖16 Skylon的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　設(shè)計(jì)師Nikita Kalinin用Exa公司的流場(chǎng)軟件做了風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)(圖16)。圖左下角是車(chē)身表面的空氣壓力，單位是N/m2。綠色的部分表示壓力很小，接近0，越接近紅色壓強(qiáng)越大，越接近藍(lán)色負(fù)壓越大。從這張正視圖中可以看出，車(chē)身除了正面壓強(qiáng)較大外，大部分區(qū)域都是綠色的，接近0。右上角的表格的左半部分表示不同區(qū)域的風(fēng)阻系數(shù)(Cd)：車(chē)身、車(chē)輪、整車(chē)，最小值僅有0.236。通常轎車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)都在0.3～0.5之間，跑車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)一般也就是0.24，有些賽車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)可能達(dá)到0.15?？梢钥闯觯琒kylon的風(fēng)阻系數(shù)非常低，完全優(yōu)于現(xiàn)在大多數(shù)轎車(chē)，達(dá)到跑車(chē)的級(jí)別了。從這點(diǎn)上看，設(shè)計(jì)師Nikita Kalinin對(duì)自己的作品Skylon的性能如此自信，也在情理之中。

　　能源和環(huán)境問(wèn)題，是目前全世界的焦點(diǎn)。在石油資源逐漸枯竭的未來(lái)，如何解決這個(gè)問(wèn)題，Road Runner和Skylon給出了不同的探索方向：Road Runner通過(guò)氫能源的應(yīng)用，使汽車(chē)擺脫對(duì)石油能源的依賴(lài)，并且很好地解決了環(huán)保問(wèn)題；而Skylon則通過(guò)應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)和空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)，一方面提高燃料的利用率，一方面減少能耗。

　　未來(lái)是什么樣？未來(lái)的重型卡車(chē)是真么樣？也許就像Road Runner，也許和Skylon相似，也許是跟兩者都不同的其他模式。今后，商用汽車(chē)將帶您欣賞更為奇特的卡車(chē)概念設(shè)計(jì)。

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