前阵子,电视剧《激情的岁月》热播。这是一部爱国教育作品,主要讲述我国“两弹一星”事业中有过突出贡献的科学家的真人真事。观众们的思绪被再一次带回到那个激情燃烧的岁月……1999年9月18日,为研制“两弹一星”作出突出贡献的23位科技专家被授予“两弹一星功勋奖章”。
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这23位科技专家,在新中国解放后,怀揣着建设新中国的伟大志愿,他们回到祖国,投身到伟大的“两弹一星”事业……然而很多人想不通的是,这些伟大的科学家,他们当中大多数人都是空气动力专业的大师,怎么就会和“两弹一星”产生联系呢?
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“两弹一星”功勋科学家:
其中很多人都是空气动力专家
其实啊,空气动力专业是一门很高深的学问,航空、航天、汽车、高铁……很多行业都离不开。1945年郭永怀拿出了震惊世界的重要论文《跨声速不连续解》,成了世界上第一个破解声障这一世界难题的人。
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1946年,郭永怀、钱学森合作完成论文《可压缩流体二维无旋亚声速和超声速混合型流动和上临界马赫数》,为解决跨速飞行问题提供了关键性理论基础。1949年,郭永怀开创了《奇异摄动理论》……这些还只是冰山一角。
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“两弹一星”涉及到导弹和卫星、火箭。这些设备的成功飞行,都离不开空气动力学!比如飞机设计师得懂得计算不同速度下机翼的升力、力矩的平衡等等问题。要不然胡乱设计出来的飞机,连飞起来都别指望!更复杂、更机密的火箭、导弹……想都别想!
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汽车工业离开空气动力学
照样玩不转!空气动力决定阻力
即使是在火箭、导弹面前显得很“小儿科”的汽车工业,离开了空气动力学照样玩不转!最早的汽车,玻璃都是垂直于地面的。车体看起来方方正正。可是现在的汽车,前玻璃都是倾斜的,汽车造型也都呈流线型。
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很多人说,这还不简单?汽车做成流线型,阻力就能变小,高速行驶时就能省油!又不复杂!——这就是典型的“外行看热闹,内行看门道”了。虽然大家都知道汽车造型会影响到汽车高速行驶的空气阻力,但是并不是说,你懂得这个道理,你就能设计出低阻力的汽车。
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为了精确研究汽车阻力的分布情况,设计师团队又是理论计算,又是计算机模拟,又是把车子拿去吹风洞……汽车诞生至今已经130多年,风阻系数经历了从最初1920年代的箱型车身风阻系数0.8Cd到1980年代的楔型车身风阻系数0.35Cd的演变。
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汽车造型不是“怎么帅怎么来”
而是综合考虑各方面后的妥协
只是到了最近,各大厂商拼了命才把汽车风阻系数降低到了0.30Cd以内。而且高速行驶时,气流能否快速、顺畅地划过车身,还会给车辆的行驶稳定性带来明显影响。而行驶过程中产生的下压力同时也是决定行驶稳定性的关键因素。
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所以我们不要觉得汽车造型师只是按照单纯的“怎么帅气怎么来”去设计汽车的,而是要综合考虑到太多太多因素。汽车的每一个曲面造型都是造型部门的无数次反复推敲,无数个日与夜艰苦奋斗的结果。
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如今新能源汽车发展迅猛,特别是电动汽车,车速与电耗成正比的“天然属性”让汽车造型设计师更发愁。因为想要让电车的续航拉长,很重要的一个关键就是尽可能降低汽车的风阻系数。
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新能源汽车时代:谁都追求低阻
空气阻力、轮胎阻力、机械阻力
这几年,汽车工程师们已经不再满足于汽车造型本身的“降阻”,而是“疯狂”到追求“所有零件降阻”。比如很多厂商专门开始为电动汽车开发专属EV轮胎,主要就是强调极低的滚动阻力。
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而在低滚阻高科技轮胎的研发上,我国是从来都没落后过!特别是军工品牌。最近国内东风轮胎就推出了新品“东风鹰击 YJ-01X”轮胎,该系列轮胎运用了超高强高密度带束层,令到胎体重量更轻,以此换来更低的滚阻。
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除了从轮胎内部结构、材料方面降低滚阻之外,“东风鹰击 YJ-01X”轮胎还运用了全新开发的新一代溶聚橡胶基体配方,接合高分散硅填料技术,大大降低胎面橡胶的生热量,使得轮胎滚动时的滚阻进一步降低。
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轮胎也讲究空气动力?
你信不?围观一下“低阻轮胎”
当然,“东风鹰击 YJ-01X”轮胎在开发过程中,还引入了空气动力学原理。东风公司详细研究了气流吹过高速滚动轮胎的瞬间的“气流场”和气流分布情况。通过改变胎测外形设计、胎测光滑度优化等手法,大幅度降低空气阻力。
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除此之外,“东风鹰击 YJ-01X”轮胎上用到的空气动力学,还直接影响到了它的静音表现:根据空气动力学原理专门开发的“精准细刀槽”专属静音花纹,能有效抑制空气流过轮胎花纹沟槽的瞬间,产生的气流声。
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配合胎体内部的轮胎内测还专门布置了优化调教过的专属静音棉,一系列的技术手段综合运动的结果就是:100~120km/h车速下车内噪声可降低10分贝以上!可见,只要用好、用对了空气动力学,即使是如轮胎这样的传统工业制品都能获得脱胎换骨般的进化!