一些所谓的行家对前驱车总是嗤之以鼻,认为前驱就等同于转向不足。诚然,即便前驱车也曾参与过F1赛事,但它并非赛车的最佳布局,看下图就能明白:
如你所见,前驱车在两个方面尤为出色——方向稳定性和传动系重量。但对赛车来说,牵引力和弯道平衡更为重要,前驱车在这方面并无优势。
可为什么在相同级别的实战中(比如房车赛),前驱车却能屡屡获胜?
一方面,得益于前驱车的方向稳定性,让车手能在减速弯中暴力驾驶,后驱车这么做就可能会失控。
然而,在相同动力水平下,前驱后驱的弯速差异并不大,产生这种结果的真实原因,是对车身重量转移的控制。
第一章节中,提到了重量转移,及其对轮胎载荷的影响。车辆的重量转移与侧向加速度,轮距,重心高度和车重有关。它的计算公式如下:
重量转移=(侧向加速度×重心高度×车重)/轮距
此外还有一个公式,用于计算车辆侧翻之前的理论弯速极限:
2.74×√(转弯半径×轮距/重心高度)(单位:英尺)
看一眼公式就能明白,在侧向加速度一定的情况下,减少重量转移的方式只能是加宽轮距,降低重心,或者减轻车重。
下面举一些实例,来看看轮上发生了什么。假定:车重1000公斤,重心高度600毫米,轮距1600毫米,前后配重比50/50,车辆过弯的侧向加速度是1个G。
很明显,车辆在过弯时产生了375公斤的重量转移,这对轮胎的载荷分布影响极大。
现在来看看前后配重63/35的典型前驱车布局会产生多少重量转移。
如你所见,在弯道中,这辆前驱车的外侧前轮承受了57%的车重。
车辆极速过弯的关键,是在轮胎垂直载荷一定的前提下,确保侧向抓地力最大化。通过轮胎的侧向抓地力与垂直载荷的比值,就很容易看出优劣。下图是轮胎的垂直载荷与侧向抓地力的特性曲线。
当轮胎载荷为400公斤时,能够产生465公斤的牵引力,牵引力/垂直载荷=G力,此时轮胎的侧向加速度为1.16个G。垂直载荷为600公斤时,能够产生600公斤的牵引力,这刚好是1个G。垂直载荷300公斤时,产生375公斤的牵引力,也即1.25个G。
从上面的图标就可以看出,为什么65/35的前驱车无法与50/50的后驱车比拼弯速。
在50/50的后驱车中,外前轮的垂直载荷为437公斤,产生的牵引力约为495公斤,因此,两个外侧轮的牵引力/垂直载荷=990公斤/874公斤,得出侧向加速度约为1.13个G。
在65/35的前驱车中,外前轮的垂直载荷为569公斤,产生的牵引力约为575公斤,而外后轮垂直载荷为306公斤,产生的牵引力约为375公斤。因此,两个外侧轮的牵引力/垂直载荷=950公斤/875公斤,得出侧向加速度为1.08个G。
那么,前驱就一定不如后驱吗?
如果前驱车想要在弯道中追上后驱车,就需要更低的重心高度和更宽的轮距,以弥补重量分布的劣势。也可以更换载荷敏感性更佳的轮胎,让前后悬更好的协同配合。
但最重要的一点,可能也是底盘调校中唯一重要的一点,就是侧倾刚度。当车辆过弯时,侧倾刚度最大的一侧,承受最多的重量转移。底盘调校的玄妙之处,其实就在于侧倾刚度的改动。通常以强化防倾杆的方式,来达到最佳的轮胎载荷分布,以榨干其抓地力。在上文的65/35前驱车中,只需强化其后防倾杆,过弯时,外后轮的重量转移比例就会增大。相应地,外前轮的载荷就会减小。以其轮胎载荷数据来看,这样做可以让前驱车的弯速和后驱车一样快。
但需谨记,如果前悬或者后悬的侧倾刚度过高,过弯时内侧轮就可能离地。在有些人眼中,这兴许是件好事。实际并非如此。过弯时,前驱车的内后轮离地,后驱车的内前轮离地,这些情况固然并不少见,但此时只有三轮落地,离地的车轮就完全失去了载荷。一旦入弯速度过快,车辆产生过大的侧向加速度,本该由离地车轮承受的载荷,将通过半轴传递到另一侧车轮。这些额外的重量转移会导致严重地侧倾,最终车身看起来像是“倾倒”在离地车轮斜对角的车轮上。解决的办法常常有违直觉——在前驱车中,实际需要强化前悬的侧倾刚度,而不是弱化后防倾杆。后驱车前轮离地的情况,则可能需要强化后悬侧倾刚度,而不是弱化前悬。
不过,当动力水平超过某个临界点,前驱车在弯道转向和前轮载荷分布上无法做到两全其美,转向轻了会转向不足,重了则可能车轮打滑,所以它的弯道极速很难与后驱车匹敌。
尽管保时捷911是后置后驱,理论上,它只有牵引力的优势。但保时捷在侧倾刚度和重量转移上很用心,最终让这辆车在赛事中大放异彩,并一路辉煌至今。
当然,这是一个异常复杂的课题,本文讲得很简略,实际还有很多因素你需要考虑,比如:侧倾中心定位,动态侧倾中心,外倾角等等,这将在下一章节中展开讨论。
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