空气动力学助力未来超级卡车

目前，随着能源的极度消耗和环境的不断恶化，公路交通运输业也面临着严峻的考验，根据国际能源总署的估算：公路运输业的能源消耗占全球总能源消耗的14%，中国的石油消费量已达到1.3807×107 桶/日，占全球总消费量的14.3 %，其中约50%的石油用于交通领域，而路面占有率仅为1.1%的商用车就消耗了燃料总量的17%。在这样的背景下，通过改善重型商用车的风阻性能以进一步提升其燃油经济性成为当下的研究热点之一。对于重型商用车的风阻性能优化，主要包括驾驶室造型及其气动附件、挂车造型及其附件，本文将对重型商用车的主要减阻措施及几款典型空气动力学优化车型进行概述。

1. 主要减阻措施

1.1 驾驶室造型及其气动附件

对于重型商用车驾驶室造型的优化，主要集中在车体迎风面造型以及自身突出部件（后视镜、遮阳帽、喇叭、天线等）。对于驾驶室自身，主要考虑造型整体地圆滑过渡，避免气流在迎风面产生较大分离；对于自身突出部件，如后视镜和遮阳帽，需要对其壳体及支座迎风面造型进行优化，对于某些可隐藏的突出部件，可将其置于机舱或顶部导流罩内，避免与迎风面气流直接接触。

驾驶室上用于气动减阻的附件主要包括顶部导流罩、侧部导流板、驾驶室两侧导流片、驾驶室下部气坝、车轮处阻风板和轮罩等。对于驾驶室顶部导流罩和侧部导流板，其减阻机理为使气流平顺地由驾驶室流动至挂车而不发生分离，减小因气流分离导致的风阻增大。国外一份对沃尔沃卡车进行风洞测试的研究材料显示，当牵引车和挂车间隙由0.85 m增大到1.5 m时，燃料消耗增加了3%。

1.2 挂车造型及其气动附件

对于挂车造型的优化，通常采取的措施为改变挂车顶部造型，实现对气流的平顺引导，使其更符合空气动力学性能开发需求。在挂车气动附件方面主要集中在侧裙板和尾部导流装置，通过安装侧裙板和合适长度的尾部导流板降低整车风阻。相关研究表明，尾部导流板延长50cm，燃油消耗可降低2.5%，尾部导流板延长1m，燃油消耗可降低5%。在挂车空气动力学套件方面，威伯科提供了智能化的解决方案：Opti Flow AutoTail和Opti Flow Trailer Skirt。
Opti Flow AutoTail为主动空气动力学套件，能够根据车速自动展开或收回尾板。经过试车场的性能测试和车队的验证，在欧洲高速路上行驶（85公里/小时）时，Opti FlowAutoTail能产生每百公里高达1.1升的节油效果。OptiFlow Trailer Skirt为北美市场的商用车队提供了一种轻量化的空气动力学套件，该裙板采用聚双环戊二烯制成，与大多数裙板相比，其质量更轻、抗冲击能力强且使用寿命高。在美国高速公路上，当车辆加装Opti Flow Trailer Skirt以时速65英里（105公里/小时）行驶时，能够让车辆百公里油耗降低1.8升。

2. 典型空气动力学优化车型示例

2.1 纳威司达新LT系列

纳威司达的LT系列一直具有卓越的空气动力学设计，其新款LT驾驶室迎风面基本呈流线型过渡，在匹配53英尺挂车且加装空气动力学套件时，其燃油经济性可提高12%，其中部分部件对燃油经济性提升的贡献分别为：大裙边6%、前保2%、后视镜1%。

2.2 福莱纳Cascadia

福莱纳2018款Cascadia是北美市场第一款投产使用的半自动驾驶量产卡车，且在空气动力学性能优化方面进行了大量投入，通过设计20英寸长的驾驶室侧导流板，全覆盖的挂车侧裙边以及后轮罩等，相比于2014款，其燃油经济性可提升1.1%。

2.3 曼恩Concept S

在2010年德国 IAA车展上，曼恩展出了其概念车Concept S。后来，曼恩工程师在对驾驶室和挂车进行联合设计优化后，在2012年德国IAA车展上进行了再次展示，曼恩Concept S驾驶室线条流畅，挂车造型为鱼背形仿生设计，无传统后视镜，与普通40吨半挂牵引车相比，其最多可以减少燃料消耗25%。

2.4 雷诺Optifuel lab3

雷诺卡车研发的Optifuel lab3技术研发重心之一在于优化牵引车、半拖车的气动性、互联滚动阻力轮胎。通过“自适应”挂车、外置摄像头、低滚阻轮胎等减阻措施，与标准版雷诺卡车和拖车相比，其燃料消耗可降低13%。

2.5 雷诺Radiance

雷诺发布的Radiance概念卡车在造型上具有典型的欧洲卡车风格，但相比于普通平头卡车，其车头略微前凸，整体与水平面呈一定倾角，兼顾了风阻与驾驶室空间，驾驶室造型迎风面以大圆角进行过度，引导气流紧贴车身进行流动。

2.6 沃尔玛WAVE

这辆卡车全名为 Walmart Advanced Vehicle Experience（WAVE），由沃尔玛与美国彼得比尔特卡车公司（Peterbilt）、微型涡轮发电机厂商Capstone Turbine和Great Dane Trailer三家公司联合开发的。尽管该车只是在测试阶段，但其外形的空气动力学设计对商用车在提升燃油经济性方面提供了新的思路和方法。

2.7 特斯拉Semi

特斯拉Semi重卡整体表面过渡平顺，基本无尖锐突出部件，驾驶室前倾且长度偏长，据官方数据，该车试验车辆的风阻仅为0.36，优于绝大部分同类车型。该车型为纯电力驱动，据马斯克表示Semi的综合续航里程将会达到966公里。

3. 小结

现阶段，虽然相关的法律或标准可能会限制重型商用车的空气动力学设计，但随着未来科技的发展以及节能减排对车辆的约束，现在看来充满科幻感的重卡概念车或测试车将会成为未来重卡市场的主力。空气动力学对重卡性能和品质的提升具有至关重要的作用，这也是全新空气动力学设计重卡广泛推广与应用的基础。相信在不久的未来，在空气动力学的助力下，重型卡车将会上升到一个全新的层面。