空氣動力省油是忽悠？就靠它真能省油！

【卡車之家 原創】如果我給你說，“只要在集裝箱尾門上裝幾個擾流板，能讓你的油耗降低5%，一年省2萬油費”，你信嗎？想必很多卡友都會對這樣的觀點存疑，因為我一開始也是不太相信的。

對于“利用空氣動力學降低油耗”這件事，有卡友認為“這就是忽悠”，也有卡友認為這是“用科學降低油耗”，當然也有卡友親身體會過“尖頭車同工況下比平頭省油10%”。

●  空氣動力學不容忽視

車輛的行駛阻力與車速的平方成正比，消耗功率則與車速的三次方成正比。通俗來講，每當速度增大2倍時，風阻就會增加4倍，而消耗功率會增大8倍。

也許對于速度較低的車，風阻不是行車阻力的主要組成部分，但對于速度較高的汽車，風阻就成了影響行車阻力和油耗的主要因素。有研究表明，一輛車以80km/h勻速行駛的時候，它有60%-70%的油耗是用來克服風阻的。

所以利用空氣動力學降低行車風阻，對降低高速行車的油耗非常有幫助。

今天咱們就以美國商用車零部件生產商Stemco旗下最新的TrailerTail（掛車后部空氣動力學裝置）自動節油系統為切入點，聊一聊為了為了節省卡車的油耗，在空氣動力學上，都出現過那些有趣的實驗和產品。

●  TrailerTail為何能省油

TrailerTail最早期的產品于2008年推向市場，引起了較好的市場收效和反饋。2015年，TrailerTail被美國知名的商用車零部件生產商Stemco收購，并推廣成為美國和加拿大公路上，主打的掛車空氣動力學套件產品，2015年就有超過55000個用戶在使用。據Stemco稱，該產品經過了SmartWay認證，可節省5%的燃料。

2018年，Stemco發布了最新版本的TrailerTail，它可以在掛車速度達到每小時35英里（56公里/小時）時，自動展開，并在卡車完全停止或倒車時自動閉合，無需駕駛員手動開啟，更加便利安全。

為什么TrailerTail在集裝箱尾門裝了幾塊折疊門板，就能省油了呢？

這里涉及到一個知識點——“壓差阻力”。當卡車高速行駛時，掛車尾部會形成紊流區，壓差阻力的大小取決于紊流區的大小。氣流變成紊流后，會形成部分真空區，讓車尾壓強小于車頭，會形成一個向后“拖拽”卡車的力量。

在加裝了TrailerTail后，掛車尾部的擾流板能起到對氣流的疏導作用，減少紊流區的產生，降低壓差阻力，從而達到節油的效果。

較為相似的，還有從概念、圖紙上就與掛車集裝箱一體化生產的“掛車尾部空氣動力套件”，例如“梅賽德斯-奔馳 航空掛車”。其后端的擾流板套件長度約400mm，是降低風阻的關鍵部分，并且它還具有折疊功能，便于裝卸貨物。據梅賽德斯-奔馳稱，這款“航空掛車能將風阻降低18%，油耗降低5%。

●  行車空氣阻力的組成部分

“TrailerTail”和“梅賽德斯-奔馳 航空掛車”主要是通過降低掛車尾部的“壓差阻力”來達到節油的效果。那除了“壓差阻力”，卡車行駛時產生的空氣阻力還有哪些部分構成呢？

1.表面阻力：指氣流通過車輛外表面時產生的摩擦力，對卡車來說，該阻力主要由車輛外形、掛車外形和車身上的保險杠、后視鏡、大燈等部件構成。

2.誘導阻力：誘導阻力也屬于壓差阻力的一部分，是車輛行駛時頂部和底部的空氣壓力不同所造成的。

3.車內阻力：是氣流經過車輛進氣格柵、散熱器、發動機等車輛內部構件時所產生的阻力。

那結合這幾點，我們來看看，卡車身上還有哪些地方可以利用空氣動力學來達到降低油耗的目的。

●  依靠車頭造型降低風阻

如果將單位內垂直平面物體的風阻系數設定為1.0（Cd），那一般卡車通常的風阻系數為0.6-0.8左右，作為參考：一般轎車的風阻系數在0.28左右、SUV在0.35左右；已知的自然界中，水滴的風阻系數最低，僅有0.05。

早期對“卡車空氣動力學”進行科學實驗的，是上世紀七十年代的一位美國宇航局的工程師Edwin J. Saltzman，他說服了NASA的項目管理部門，在1973年展開研究項目，選擇了一輛兩軸廂式貨車，最終經過其團隊多次實驗，他們利用鋁合金覆蓋件將該車的風阻系數降低至了0.242。

后來NASA又利用一臺福萊納卡車進行改裝，最終該車將空氣阻力降低了54%，搭配掛車尾部的擾流板，還能繼續降低15%。當車輛以每小時55英里（88公里）時速勻速行駛時，百公里油耗能夠降低25%。綜合當時卡車的平均油耗來看，一年能夠節省25850升燃油。

1988年，彼得比爾特卡車生產商把旗下的352與362車型，針對空氣動力學進行了大膽升級，推出了圖中的372車型。該車的主要變革在于整個前部都采用了圓滑的弧面設計，大燈稍稍凹陷，豎直的進氣格柵能讓氣流快速通過。

通過測試，彼得比爾特372的風阻比362車型低了超過50%，百公里油耗低至了21至23升，取得了巨大的進步。但從當時來看，相比于美國傳統卡車方方正正的造型，372的革新突破傳統太多，當時并沒有獲得美國卡車司機的關注和認可。

2008年5月30日，一輛車貨總重40噸的奔馳Actros 1844LS 4X2牽引車，飛馳在意大利南部的Nardo高速環形賽道上。經過12728公里的測試，這輛車創造了吉尼斯世界紀錄，百公里平均油耗低至19.44升。

2020年9月16日，中國重汽新一代黃河重卡發布上市，該車可以說是國內卡車注重空氣動力學的代表。重汽黃河在設計生產的過程中，聯合國內外知名CFD分析咨詢公司進行了52輪列車風阻和外流場設計優化，通過匹配低風阻掛車，風阻系數低至0.37。按照干線物流運輸平均車速85km/h，年行駛里程30萬公里計算，同比降低油耗10%，全年可節省總費用5-6萬元。

電動重卡中，注重空氣動力學的代表有，特斯拉純電重卡Semi，該車計劃于2022年批量交付用戶使用。Semi重卡采用了前衛的“座椅中置”單人駕駛室布局，大幅降低了車身的迎風面積，加上平滑、流線的車身造型，其風阻系數僅為0.36。

●  車身構件降低風阻

利用車身構件降低風阻，幾乎是如今所有卡車生產商都在做的事情，其中頂部導流罩、側面導流罩和流線型的前保險杠，現在基本上已經成為每一輛牽引車的標配。一些高端牽引車還會帶有原廠的側裙板，和無級調節的頂部導流罩。

●  掛車也是降低風阻的重要一環

現在牽引車所使用的大多數集裝箱式掛車，都采用了規規矩矩、四四方方的造型，這顯然與空氣動力學所倡導的“流線型”截然相對。如何在保障裝貨方量的前提下、不縮減貨廂尺寸，又兼顧到空氣動力學呢？

首先的一點，就是縮短掛車和車頭之間的距離，減少氣流對掛車前端的2次沖擊，讓氣流從車頭過渡到掛車時更加順滑，減小風阻。由國外一份沃爾沃卡車進行風洞試驗的研究材料顯示，當掛車與車頭的間隙由0.85m增大到1.5m時，燃料消耗增加了3%。

另外一點，就是盡可能的將掛車的邊角設計成彎曲的弧線，讓氣流經過時更加平滑，這一點國內很多物流公司已經注意到，并開始應用了。

還有一點，掛車上也可以進一步安裝空氣動力構件，例如側裙板和氣流擴散器。側裙板一方面可以降低整車的風壓中心，提高整車的穩定性；另一方面可以阻擋兩側氣流被吸入車底，減少掛車下方的氣流堆積，使氣流流動更順暢，降低風阻。

●  編后語

可以發現，隨著時代發展，卡車越來越重視空氣動力學的應用，希望通過降低整車風阻系數，達到更加節油的目的，并希望這樣的優勢能給車輛帶來更強的市場競爭力。而且，對于未來的新能源卡車來說，尤其是純電重卡，為了提高高速行駛的續航里程，降低風阻更是重中之重，往后，我也相信會看到更多空氣動力學知識被應用到卡車上。

那卡友們還知道哪些被應用到卡車上的空氣動力學知識嗎？可以一起來聊一聊。（文 劉振凡）