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世界先进汽车风洞系列之保时捷空气动力学-声学风洞

2018-02-26 12:32:05·  
　
一、Weissach研发中心保时捷2014年宣布重新启用改造后的Weissach研发中心。除了原有的外观与内饰的设计部门之外，再加上一个专门概念车打造区域。该中心总耗资2亿美元，其中大部分预算是花在新的空气动力学-声学风洞上。保时捷宣称，这将有助于减少跨地区之间协作所花费的时间，并有利于设计和气动声学的发展。Weissach研发
一、Weissach研发中心
保时捷2014年宣布重新启用改造后的Weissach研发中心。除了原有的外观与内饰的设计部门之外，再加上一个专门概念车打造区域。该中心总耗资2亿美元，其中大部分预算是花在新的空气动力学-声学风洞上。保时捷宣称，这将有助于减少跨地区之间协作所花费的时间，并有利于设计和气动声学的发展。
Weissach研发中心一角
Weissach设计中心油泥模型制作间
二、保时捷新旧风洞对比
保时捷早在上世纪80年代就建有一座性能良好的空气动力学风洞，但性能仅仅是“良好”对保时捷的工程师来说是远远不够的，因此保时捷计划建设一座性能更加优秀的汽车空气动力学-声学风洞—这就是这座最新风洞的建设初衷。
保时捷原风洞
保时捷以前的风洞没有配备移动地面模型系统，因此无法精确模拟车辆在道路上行驶时汽车与路面之间的相对运动关系，而在风洞地面静止的情况下，将形成一个不可忽视的边界层，空气在贴近风洞地面时将减缓流动速度直至停滞，但恰恰是在车辆下方和车轮罩中蕴藏着巨大的改善潜力，可借助更佳的空气动力设计大大提升车辆效率和行驶稳定性。
负责管理和运行这座新风洞的豪克·斯图姆夫博士（Dr. Hauke Stumpf）说：“利用这座新风洞，我们现在获得的测试结果更贴近道路实际情况”。
从喷口看保时捷新风洞测试段
 
三、天平和移动路面模拟系统
德国MAHA公司为保时捷提供了一套高精度的天平+五带/单带（可互换）移动路面模拟系统。保时捷最新风洞的特殊之处在于，研发中心的测试工程师可以在两种道路模拟系统中选择：一是五带系统，每个车轮下均有一个车轮驱动单元（钢带），中间是宽大的中央移动带。“这样我们可以更精确地测试。”斯图姆夫博士说道。另一种则是单带系统，车辆将在一条钢带上完成测试，这一系统更贴合实际状态，但测试结果精确性却有所降低。在“兼容并蓄”原则下，保时捷决定将两种路面模拟系统结合在一起，重达20吨的移动路面系统将通过吊车可在数小时内快速更换。
保时捷新风洞配备的高精度天平系统用于测量车辆所承受的气动力。天平能捕捉车辆承载气动力极其微小的变化，从而帮助工程师测量出空气阻力以及前后轴的升力和下压力。借助高精度天平系统，保时捷可以将气动力的测量精确至1牛顿。1牛顿相当于100克物体所承受的重力，相较一辆1.5吨汽车几乎不值一提，更何况当该汽车行驶时速高达300公里时，其自重还要加上空气动力所产生的下压力。
天平+五带移动路面系统
 
四、风机系统
保时捷新风洞由一台直径8米的巨大风机为其提供风力，最大风速可达300km/h（跑车测试比乘用车测试风速要高），风机电机可输出约7兆瓦即9300马力的动力。在测试车辆空气阻力时，测试用风速为130 km/h（高速公路常见时速）。当进行结构强度测试或赛车运动研发测试时，将使用更高的风速。
风机最大可提供300km/h风速
斯图姆夫博士站在直径8米的风扇旁
 
五、声学测量系统
在时速达到 200 公里时，新风洞相较之前的风洞安静许多，因此声学测试不再需要交予外部服务商（保时捷早期风噪试验大部分在FKFS风洞进行），在研发中心即可完成。这项测试与噪声绝对值并无多大关系，而是测试细节，诸如：一个特定的外后视镜轮廓或者新的车门密封圈对于声波形成会有怎样的影响等等。在进行噪声测试时，数百个麦克风组成庞大的声阵列（声学照相机），用以识别车外噪声源。
保时捷新风洞的麦克风阵列

保时捷Weissach研发中心的新风洞并非单独建造，而是与设计、车间、空气动力研发部同在一幢大楼里。斯图姆夫证实这是保时捷有意而为之：“空气动力研发人员可在保证最高保密级别下快速测试设计方案。”美观的外形与卓绝的空气动力性能二者对于保时捷而言并不冲突。“因彼此相距很近，不仅促进了不同领域技术的相互融合，更增强了员工之间的交流。”

CAERI 视点：
保时捷新风洞作为目前世界上最先进的汽车空气动力学-声学风洞之一，从董事会作出决议到新风洞运行，历时4年。该风洞的设计公司为德国WBI公司，作为专业的风洞设计公司，WBI为世界上许多著名的车企设计了风洞，如丰田赛车风洞，戴姆勒-奔驰最新空气动力学-声学风洞，奥迪空气动力学-声学风洞，同济大学风洞等。目前WBI正在为中国的第三方汽车检测研发机构—中国汽车工程研究院股份有限公司设计一座空气动力学-声学风洞和一座环境风洞，这两座风洞的设计指标均达到国际先进水平，预计2018年建成投入使用。让我们期待这两座具备国际水平的汽车风洞早日建成，为中国自主品牌的崛起尽快发挥力量。
                                  作者：重庆中国汽研王勇  
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