昨天晚上,某车企发布了一款纯电动超级跑车,宣称0-100km/h加速时间仅为1.9秒。我看到这个参数,是比较质疑的。因为从理论上来说,任何一辆车的零百加速时间,想跑进3秒都是比较困难的。
为什么这样说呢?我们不妨来简单地计算一下。计算过程并不复杂,也不算高深,就是普通的高中物理知识。
假设一辆车的0-100km/h加速时间t为1.9秒,那么我们可以据此计算出该车在这个过程中的加速度a:
首先需要把速度单位统一换算成国际单位制,100km/h=27.78m/s
a=(v₂-v₁)÷t=(27.78-0)÷1.9=14.62m/s²
接下来计算产生这样大的加速度,需要多大的牵引力。我们并不知道这款车的车重是多少,根据车身尺寸和常识推断,应该在1500kg左右。我们假设车重加上一个驾驶员总重量是1550kg,要想让这样的一辆车产生14.62m/s²的加速度,需要的牵引力F为:
F=ma=1550×14.62=22662.63(牛)
这款车采用总功率为901千瓦的双电机、单级齿轮减速驱动,产生22662.63牛的驱动力是毫无问题的。也就是说,汽车本身的动力是足够的。
但是,别忘了汽车的驱动与附着条件,驱动力要大于阻力,小于附着力。如果驱动力大于附着力,轮胎就在地面上打滑了,并不能驱动汽车行驶。那么这辆车与地面的附着力是多大呢?
一般来说,轮胎与地面的附着系数∅最大为1,在此时汽车与地面生产最大附着力F´
F´=mg∅=1550×9.8×1=15190(牛)
F﹥F´
也就是说,驱动力大于最大附着力,这些多出来的驱动力只能让轮胎在原地打滑。或者说,在正常的附着条件下,该车型最多能产生15190牛的驱动力。这个驱动力只能让该车型产生9.8m/s²的加速度,0-100km/h加速时间大约为2.83秒。
其实这个2.83秒也是绝大多数车的零百公里加速极限。这个参数是怎么得出来的呢?
假设一辆车的质量是m,与地面的最大附着系数是1,那么这辆车能够产生的最大驱动力就等于附着力
F=F´=mg
在最大驱动力下,汽车能够产生的最大加速度
a=F÷m=mg÷m=g=9.8m/s²
在这个加速度下,汽车从0加速到100公里/小时的时间为:
t=(v₂-v₁)÷a=27.78÷9.8=2.83(秒)
这就是绝大多数车的零百公里加速极限时间。在汽车没有改装的情况下,轮胎与地面的附着系数是不可能大于1的,比如普通的干燥水泥或者沥青路面,附着系数在0.7~0.9之间,极少数能接近1,
所以几乎没有能跑进3秒的车型。
如果一定要让汽车产生更大的加速度,更快地零百加速时间,那么只有一个途径,就是增加轮胎与地面的附着力,让这个附着力大于1。
具体的方法有两种,一种是设计良好的汽车空气动力学外形,让汽车在高速行驶时产生向下的空气压力大于汽车向上的浮力,这样汽车就能紧贴在地面上,对地面的压力大于自身的重力,进而达到附着力大于1 的效果。只是这种方法只能在车速较高时才能实现,在中低速是无法实现的。比如F1赛车,在高速行驶时可以产生数倍于自身重量的空气压力。
第二种方法就是增加轮胎与地面的附着系数,让轮胎紧紧地“抓住”地面,而不仅仅是贴在地面上,比如使用热熔胎或者半热熔胎。这是一个比较实际可行的做法。但是对于普通的民用车来说,在日常使用中是不可能使用热熔胎或者半热熔胎的,而使用普通的轮胎,与地面的附着系数就不会大于1,零百加速就很难进入3秒。
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