长安UNI-T为何“与风较劲”?
“我们空气动力学人的使命,就是要让形态各异的造型设计,都能够拥有不错的空气动力学表现。好比在这个星球上,有成千上万种飞鸟,却没有两种飞鸟的翅膀一模一样,但它们总能进化出一些独有的特征,然后用自己的方式去拥抱天空。”长安汽车国际空气动力学与热管理领域资深专家孙络典如是说。
2020-09-18 | 出处: 汽车商报公众号 | 责编: V讯网
“我们空气动力学人的使命,就是要让形态各异的造型设计,都能够拥有不错的空气动力学表现。好比在这个星球上,有成千上万种飞鸟,却没有两种飞鸟的翅膀一模一样,但它们总能进化出一些独有的特征,然后用自己的方式去拥抱天空。”长安汽车国际空气动力学与热管理领域资深专家孙络典如是说。
9月16日,在中国汽车工程研究院股份有限公司(以下简称中汽研),长安汽车进行了一场专业的风噪测试。在这个全国最大的风洞实验室里,长安紧凑型SUV UNI-T举办了一场“站在风口”的直播。
今年6月上市的长安UNI-T是长安汽车全新序列“引力”的首款车型,并被赋予了全新的设计语言。独创的V型扰流板是UNI-T的标志性设计之一,其灵感来源于航空动力学中的后掠翼设计,在高速行驶时能够有效引导气流,提升车身稳定性。得益于在空气动力学上的优化,UNI-T以优异的风噪表现通过了中汽研专业的风噪测试。
风洞实验室:研究风噪的最佳选择
自汽车发明以来,各国的汽车工程师在降低风阻和风噪这件事情上都煞费苦心,因为它与车辆的油耗(或电耗)以及车辆的舒适性都有很大的关系。但降低风的影响并不是一件易事,因为它还要兼顾车辆的造型和操控等多项性能的平衡。如果单从空气动力学的角度来设计车的外观,那么很可能我们今天看到的所有车型都是一样的。
为什么要研究风噪?在驾驶的过程中,常常会听到各种让人不愉快的声音,有的是比较熟悉的,比如发动机噪音、路噪、胎噪。当车速越来越高的时候,另外一个声音就凸显出来了,那就是风噪。
如今,国内的消费者对汽车的细节与品质有了更高的追求,根据最新研究,汽车消费者对风噪的抱怨排在TOP5,成为汽车用户不满意的问题之一。另外,随着电动车等新能源汽车的普及,传统发动机逐步被电机、混合动力取代,这些新的动力总成拥有更好的静音效果,因此对于燃油汽车来说,风噪的问题愈加凸显。
据孙络典介绍,要想全面、系统地研究风噪问题,必须满足两个环境条件,一是有流场稳定、风速精确可控的风源,二是能够排除其他噪音的干扰。因此,风洞实验室是场地上的最佳选择。中汽研的风洞实验室四周墙壁和顶部都安装有吸声材料,加上整个流道内的声学处理和压力脉动调节,可以使环境的背景噪声达到很低的水平。在实验风速达到140km/h的时候,环境噪音也仅仅只有58分贝,是世界上最安静的风洞之一。在这样的背景噪声下,对车辆进行的声学测试会更加精准。
除此之外,测试仪器也要足够专业,才能达到理想效果。据介绍,麦克风阵列,也叫做“声学照相机”,是风洞测试的最主要仪器之一。它的上方和两侧各安装了168个麦克风,是目前世界上先进的声学测量设备之一。通过中汽研风洞实验室内三面麦克风阵列,测试结果最终以图像的形式直观显示出来,结合扫描的车辆模型数据,就可以在计算机上直观看到噪声源在车身表面的3D分布。
有了这些仪器,如何模拟出车内人员在不同风噪下的真实反馈?孙络典说:“为了直观模拟出驾乘人员在车内听到的真实噪声,风洞实验还需要人工头和球形阵列等设备。通过把麦克风安装在人耳位置,在录制声音时,可以模拟出人体肩部、头部和耳廓等部位对声场的影响,回放出接近于人耳实际听到的声音信号”。
“大家都知道对于照相机来说,像素越高拍出来的照片就越清晰。同样的道理,一个麦克风就好比一个像素点,麦克风越多拍到的图像越精细。但图像是平面的,因此我们需要通过上方和两侧的声学照相机同时进行拍摄,再经过计算机的匹配合成,就可以构建出噪声分布的3D影像。” 长安UNI-T项目总监覃勇介绍,“在风洞实验室的观察室里,可以从计算机的3D影像看出,在不同风速、不同频率段下UNI-T测试的风噪噪声都是不一样的。综合来看,UNI-T的风噪测试成绩在行业内处于比较优秀的水平。”
UNI-T:风噪优化与造型设计
那么在UNI-T实车的开发阶段,还无法进行风洞测试的条件下,长安是如何实现风噪优化的?
据覃勇介绍,汽车风噪的优化是个庞大的系统工程,归纳起来主要是从声源控制和声学包装两个方面来入手。由于风噪直接产生于汽车表面,所以首先需要从风噪产生的源头,也就是造型设计来进行控制,风噪跟造型设计强相关,因此在产品开发的早期阶段,设计团队工程团队就要对整车造型不断打磨。这在UNI-T的尾翼设计和后视镜设计上得以体现。
UNI-T的尾翼是新车外观标志性设计之一,这样超前的设计,也给长安CFD(空气动力学)团队带来很大的挑战。覃勇表示:“由于UNI-T尾翼采用了镂空设计,车顶的气流会通过孔洞和V形通道向下冲击到后窗上,形成较大的风噪,这给风噪优化带来了不小的难题。为此我们CFD团队调用了4000核仿真计算资源,其计算量超过100万CPU小时,大概相当于高性能个人电脑处理器12年的运算量。而4000核的高性能计算服务器,把整个计算周期压缩到20天。我们在前后做了超过60个优化方案的计算,最终找出20多个有效方案,大幅降低了尾翼产生的风噪。”
覃勇进一步表示,只是尾部造型一个细节的优化,便涉及造型、法规、CAE和产品等多个部门,对于后视镜的细节优化也是如此。长安汽车的团队通过对新车后视镜进行优化,使驾驶员人耳处总声压级降低了0.3dB(A)。“单看0.3这个数字并不高,但UNI-T上有很多细节上的风噪优化,积少成多,最终使整车在风噪测试中呈现优秀的水平”。
设计创新倒逼技术的创新,对细节孜孜不倦的打磨让长安给消费市场带来了UNI-T这款叫好又叫座的车型。上市不久的UNI-T,在今年8月份销量突破了万辆,上市以来累计售出超3万辆。“科技长安”并不是一个口号,在UNI-T身上可以看到产品力的科技化落地。