李爾欣


若說重心高度會隨車身的離地間隙不同而變化,那還好理解,畢竟重心的位置只跟物體的形狀有關:比如,高個物體的重心位置必定高于同類低矮物體的重心位置——這是物理常識。問題在于,為何重心低就會帶來駕駛樂趣?
這是因為,作用于重心的力其實是物體各部位所受引力的合力,而當物體運動時,其各部位的受力狀況也隨之改變,以至于重力因此被分解,并隨運動的方向進行轉移。此時,結合力分解的原理可知……重心越高,被轉移的“重量”也就越多。具體到汽車運動,這一過程便表現為載荷的移動。
以汽車轉向為例,當車輛向右轉彎時,載荷將向左移動,壓縮左輪懸架的減振器和彈性組件,并釋放右輪懸架的減振器與彈性組件。而重心越高,轉移的載荷便越多,自然分配到4個車輪上的載荷也就愈發不均衡,這必然導致4個車輪的受力更加不均勻。也就是說,在懸架結構、減振器響應特性、輪胎抓地力等其他條件都相當的前提下,重心高度越低,車輛在運動時轉移的載荷便越少。這意味著,此時車輛的動態穩定性更高,也更易于操控。
不僅如此,在美國NHTSA國家公路安全管理局進行的NCAP新車評價測試中,車輛的靜態穩定系數SSF也與其重心高度有關:根據公式來說,當不考慮懸架、輪胎等變形影響時,車輛的靜態穩定系數為輪距T和重心高度H倍數的比值。可見,重心高度越高,車輛的靜態穩定性就越差,亦即車輛更易發生側翻。此外,國內的研究則表明,車輛的動態穩定系數DSF可分為靜態穩定因子和動態因素兩部分,并且重心高度H越大,車輛的穩定性越差。
總而言之,從理論分析到實際操作都證明,車輛的重心高度越低,車輛的穩定性愈高,也就越容易操控,并且駕駛操作也更有可預見性。站在“人車合一”的角度,這自然意味著,重心越低的車越有駕駛樂趣。而如此一來,“離地高度越低的車輛越有駕駛樂趣”的說法也就能成立。不過,需要說明的是,對于競速賽車這類大馬力的低底盤車型,除低重心帶來的穩定性外,極小的離地間隙也會在高速時增加下表面的空氣流速,進而形成壓力差,也正是這股空氣壓力才讓4個車輪吸附在地面上,不至于飄起。

既然降低重心有助于提升駕駛樂趣,那又該如何設定車輛重心高度呢?事實上,包括國家標準GB/T12538-2003《兩軸道路車輛重心位置的測定》以及許多領域里,還能看到更為實用的方法:
1.通過減重調整重心與駕駛樂趣
根據國家標準GB/T12538-2003《兩軸道路車輛重心位置的測定》可知,車輛的重心高度是由公式計算確定的。而在公式中,mf和mr分別是前軸載質量和后軸載質量。也就是說,在靜態條件下,通過減少懸架的簧上質量或簧下質量,都可以降低重心高度。但實際操作起來,量產車的減重無疑要比賽車難得多。畢竟量產車還必需保留空調、音響等部件,只能通過各種輕量化技術以及輕量化材料從結構上為車輛減重,比如采用空間框架結構,或者基于模塊化平臺應用高度集成化的零部件……諸如此類。
事實上,輕量化技術已成為當下汽車研發過程中的一項重要功課。
至于賽車的減重,當然也不是簡單地拆除原車件就行。在拆除之外,還得加裝防滾架等安全裝備,并用CFRP 碳纖維增強復合材料等輕量化材料打造的部件替換原廠部件,而更重要的是,做好整車的載荷平衡——這又是另外一門學問,此處不做展開。


2.通過設定輪距、軸距調整重心與駕駛樂趣
如果我們假定一臺車的重心在底盤正中央,當底盤高度不變、車輛體重不變、懸掛設定不變時,重心點距離每個車輪的長度越遠,就代表車輛過彎時重心慣量移動的傾斜角越小,動態會更安定,而這反應的就是車輛輪距、軸距的設定,最簡單的例子就是大車開起來比小車穩,過彎比小車安定,以及性能車盡可能把四個車輪安裝在靠近車身四個角。
但實際上,車廠在為一輛車標定軸距、輪距時并不能任性而為,因為如果軸距太長,會造成車輛回轉半徑過大,以及操控反應流于遲鈍的問題;輪距太寬,在法規規定下難免得加寬車身才能應對,但這又導致車寬過大,不易通行小巷,因此用這招來調整車輛重心與駕駛樂趣的關系大多有個限度,車廠更多是基于車輛產品屬性與車格等級來決定輪距、軸距,至于重心與操控性透過其他技術手段來解決。

3.通過設定懸掛、輪胎調整重心與駕駛樂趣
很多人認為,把車輛底盤降低,既能讓車看起來更酷又能降低重心,肯定能換來更好的駕駛樂趣。這點我們在之后的內容會說到,這里重點告訴大家:降底盤其實只是降重心的手法之一,但不絕對等于有更好操控性!
舉一個最簡單的例子來說,有些改裝玩家發現,把底盤降低之后雖然過彎時車身側傾量減少了,但實際過彎極限車速卻不增反減,甚至車身動態變得很敏感,稍微快一點或方向打多一點就車輪偏滑。原理就在于把車身降低之后,為了抑制懸掛沖程以免底盤太低,避震硬度提高了,卻減少了用車身側傾換吸收慣量轉移的空間;還有就是如果輪胎抓地力、寬度沒有因此強化,也會導致車輛的操控性變得很神經質。
與此同時,不同的車輛底盤離地距,其實對于懸掛系統的幾何角度也有不一樣需求,底盤離地距之于懸掛幾何、避震器特性、輪胎款式,再之于重心與操控性之間是一套復雜的系統工程,車廠工程師與模擬電腦要作的,就是抓到它們之間的平衡!

談完車輛重心與操控之間的關系之后,該是實際探討車輛重心高低與駕駛樂趣之間的關系了,接下來我們會把最貼地的特殊車,到最接近賽車的街車,以及超跑、轎車都實際測試一番,看看重心高低在它們身上會反映出何等的駕駛調性。