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模仿动物行走,汽车的脑洞能有多大

autocarweekly 2023/2/7 11:45:04 责编:梦泽

文|七号-宋

很多人都应该发现了,在现在的汽车身上有很多动物的元素,车标中有狮子有豹,名字中有猫有狗,设计语言中有鹰有龙…… 但你一定还不知道,如今的汽车能上天入地,能跋山涉水,是在模仿动物界的哪位大佬。

自 1886 年 1 月,卡尔・本茨发明了世界上第一辆三轮汽车,至今也不过 137 年。但正是因为汽车对动物们的模仿,今天的汽车也能说:“我也能飞天遁地。”

陆--蟹行模式

据有关资料介绍,距今 5.3 亿年前寒武纪大爆发,在沉积石灰岩层中发现的甲壳类动物化石,就有龙虾、螃蟹和小虾类,说明早在 5 亿年前,螃蟹就在地球上出现。算起来,它在地球上存在的历史时间要比人类久远得多。

螃蟹行走的厉害之处在于,它无惧前方障碍物,可以横着平移,以最小的运动半径状态绕过。汽车如果也有这项功能,可方便穿梭于丛林沟壑。

蟹行模式下,汽车能够完成其他车辆无法完成的动作。例如大家梦寐以求的平行停车,蟹行模式可以近乎达成;又或者在丛林中,汽车可以像凌波微步一样,轻松穿越前方树木障碍。

螃蟹的横向行走是依靠特殊的身体结构,汽车也是一样。蟹行模式是让后轮与前轮同向偏转,让整个车身起到向斜前方平移的效果。而当后轮与前轮反向偏转时,最小转弯半径也会大幅缩短,在越野的时候具有更好的机动性。大部分汽车考虑到结构复杂、占用空间等原因,无法实现全轮转向,也就无法完成蟹行。

当然,常规的蟹行模式并不能在与车身垂直方向移动,90° 的横向移动需要配合特制的车轮。比如仰望 U8 + 麦克纳姆轮的组合,采用四轮独立电机,四个车轮可以独立控制,并且通过麦克纳姆轮轮胎胎面布置的很多斜面滚轴,可以改变受力方式,用对角线车轮转向,形成横向的合力。我们知道力的方向和运动方向是一致的,所以就实现了 90° 横向平移。

不过这种车轮的弊端是刹车力不太好,且只能在低速行驶时才能实现。因此,它的应用场景主要于狭窄的、复杂道路,并且多用于叉车、拖车等工程用车

泥--弹跳模式

青蛙是两栖类动物,最早有跳跃动作的青蛙出现在侏罗纪,距今约 1 亿 9960 万年前(误差值为 60 万年)到 1 亿 4550 万年前(误差值为 400 万年)。青蛙可以在泥坑里跳来跳去,移动效率要比扭来扭去的蚯蚓高得多。

汽车如果也能模仿青蛙的弹跳模式,就可以在低附着路面更快通勤。比如奔驰 GLS 和 GLE 新款上提供的弹跳功能,在挂入 D 挡的前提下,将驾驶模式调至 Offroad,进入脱困模式,点 Start 功能键,悬挂会自动不断的弹起。车身因为连续上 / 下跳动(提升 / 降低底盘),可以更快速逃离泥地、沙地和雪地等多孔地面区域。

奔驰之所以能实现这项能力,得益于奔驰的 E-Active Body Control 车身控制系统。它有一套液压空气悬架,每个车轮中的减震阻尼器配有两个工作腔,其中一个为调节阀,另一个为储液罐,可独立控制车辆四个悬架高度,实现单侧车辆身体提升与下降。

当然,弹跳模式不适合在平地使用,驾驶者可以手动关闭弹跳,或者行驶速度超过 15km / h 后自动解除弹跳

这套系统相比传统的主动悬架,反应速率更快,并且可靠性很高。除了弹跳模式作为证明外,它还有 Pre-Safe 功能,也就是在即将发生碰撞的危急时刻,悬架系统会举升车辆 8 厘米,以更坚固的车身结构去迎接撞击并转移冲击力以最大程度地减少对受影响侧的损坏。

水--浮水行驶

人类与水的接触是永恒的话题,地球上约有 71% 的面积被水覆盖。研究人员表示,1984 年至 2019 年期间,全球湖泊表面面积还增加了 4.6 万平方公里。所以汽车能像乌龟、青蛙那样实现水陆两栖,可就太棒了。

仰望 U8 的浮水模式就让我们有了更多期待。它能够让车辆进入较深的涉水路面,整车处于漂浮状态后依然可以正常行驶脱困。从此前曝光的实车图看,该车已经深入水中,车头明显被水淹没,车后水波纹也说明车辆处于漂浮状态。

它之所以能实现如此强的涉水能力,除了电动汽车没有进排气系统外,更重要的是它的四轮独立驱动有特殊设计。当车辆在水中或是浮水状态下,电机可以根据车辆的实际摆动角度,每个轮胎输出对应的扭矩,就像是乌龟脚掌一样,可以确保在水中也可以帮助车辆脱困。

传统汽车想要在陆地实现四轮独立控制已经非常困难,而在涉水环境下,还必须考虑水的“吞噬能力”惊人。

仰望 U8 除了依仗四电机,车身也有极佳的密封性。就这点来说,新能源汽车,特别是比亚迪为代表的电动汽车是有优势的。我们经常能在燃油车白车身上看到很多孔洞结构,除开排水孔、定位孔、线束孔等功能性孔洞,其中还包括大量的减重孔。这会使得当车身底盘被淹没后,短时间很容易浸水。

而仰望 U8 采用 CTB + 刀片电池的王牌组合,CTB 技术也就是电池车身一体化技术。我们知道电池包的防水要求是极高的,传统电池包防水要求达到 IPX7 等级(顶部距离水面 0.15-1 米,连续 30 分钟,性能不受影响,不漏水),仰望 U8 更是能达到 IPX8 等级,这个等级意味着顶部距离水面 1.5-30 米,连续 30 分钟,性能也不会受影响,不漏水。

不过要说明,这种设计的涉水时间应该不能太久,它应对的是突发状况

空--飞行汽车

近年来中国不断发展,我国的城市覆盖率也在稳步增高。据 2020 年数据,中国城市覆盖率已达 60%。而发达国家的城市覆盖率更是高达 90% 以上。城市覆盖率高,大家的生活质量也就越高。但通勤是一天比一天难受,堵车是常态。

如果汽车能在需要时,像鸟一样实现飞行,可就太好了。

现如今飞行汽车的定位比较模糊,有把它定位为缩小版的飞机的,也有希望它能在空、陆都能自如行驶的。

你可能会问,飞机不也能空陆两用吗?严格来说,飞机,特别是客机,在陆地上就是螃蟹,螃蟹只能横走,大多数飞机则是没有倒挡,后退时,需要牵引车出动。所以一款合格飞行汽车倒挡功能必不可少。

最理想的飞行汽车应该是荷兰公司 PAL-V 的模式。他们在 2018 瑞士日内瓦国际汽车展上亮相的 Liberty(自由)就称得上佳作,采用双座、三轮设定,能在陆地上行动自如。

国内城市快速路的设计行车速度为 60-80km / h,高速公路是 90-120km / h,PAL-V Liberty 最高行驶速度可达 160km / h,Liberty 完全可以满足日常用车。

当然,本着轻量化的发展潮流,扛着一个大机翼肯定对节能不利,而且大部分飞机需要很长的一条跑道才能实现起降。

奥迪设计了一款可拆卸的机翼解决了这个问题。2018 年,在日内瓦车展上,奥迪联合空客推出了一款名为 Pop.Up Next 的飞行汽车。Pop.Up Next 通过巨大的无人机模块将车厢垂直吊到空中飞行,拆掉机翼就是一台常规汽车。

Pop.Up Next 的工作模式类似于直升机,起飞不需要助跑,是垂直起降。要知道一般飞行汽车助跑距离要长达数百米,比如 PAL-V Liberty 需要一条长 165 米长的柏油或草地跑道助跑起飞,着陆需 30 米长的空地。

所以如果是机翼可拆卸模式,未来一旦技术成熟,对城市基础建设不会造成特别大的挑战,就像换电站一样,政府部门将只需要专注于加强空中管制,规划机翼装卸点。

结语

人类为获得更高效的通勤效率发明了铺装路,但地球之大,总有工业技术无法触及的地方,而且跑得再快也没飞得快。汽车模仿动物行走,帮我们克服了这些难题。

虽然这些技术还暂时只存在于少部分汽车中,但相信随着汽车行业发展,它们会越来越多出现在我们视野中。那时候的汽车,恐怕真是有血有肉的“动物”。

本文来自微信公众号:autocarweekly (ID:autocarweekly)

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关键词:汽车动物

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