整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性是指當(dāng)高速行駛的汽車(chē)通過(guò)跨海大橋、進(jìn)出山谷隧道，以及進(jìn)行超車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)受到側(cè)向氣流的干擾后能保持穩(wěn)定安全行駛的能力，側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性較差的車(chē)輛進(jìn)入強(qiáng)橫風(fēng)環(huán)境時(shí)容易發(fā)生較大橫擺、側(cè)滑、車(chē)道偏離動(dòng)作，甚至出現(xiàn)側(cè)翻等失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。隨著整車(chē)抗縱向氣流能力（即風(fēng)阻性能）的開(kāi)發(fā)越來(lái)越趨近完善，如何從抵抗側(cè)向氣流干擾的角度出發(fā)提升車(chē)輛保持穩(wěn)定行駛的能力，正成為國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。
近日，中汽中心工程院側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)測(cè)試進(jìn)行了關(guān)鍵的技術(shù)攻關(guān)，已具備對(duì)外服務(wù)技術(shù)能力。可以面向整車(chē)開(kāi)發(fā)流程中的不同階段，通過(guò)聯(lián)合仿真，風(fēng)洞測(cè)試，道路測(cè)試三種方式分別對(duì)從車(chē)身造型、底盤(pán)零部件參數(shù)方面對(duì)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析和優(yōu)化。幫助客戶更好實(shí)現(xiàn)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性控制，為后期整車(chē)性能開(kāi)發(fā)目標(biāo)達(dá)成提供更大的優(yōu)化空間。
- 側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)仿真分析
圖1 動(dòng)力學(xué)仿真分析
側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性底盤(pán)動(dòng)力學(xué)仿真分析是基于底盤(pán)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及側(cè)風(fēng)風(fēng)洞準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測(cè)試結(jié)果建立包含空氣動(dòng)力學(xué)特征的仿真模型，參照《GB/T 41722-2022道路車(chē)輛側(cè)風(fēng)敏感性風(fēng)機(jī)輸入開(kāi)環(huán)試驗(yàn)方法》與企業(yè)個(gè)性化定制側(cè)風(fēng)測(cè)試工況進(jìn)行整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性仿真分析和優(yōu)化。同時(shí)，可以面向主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的側(cè)風(fēng)工況控制進(jìn)行控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真和參數(shù)標(biāo)定。
表1 某車(chē)型氣動(dòng)力仿真精度
圖2 某車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)仿真與試驗(yàn)對(duì)比分析
通過(guò)仿真與試驗(yàn)的對(duì)比，氣動(dòng)力模擬精度達(dá)99%，分析結(jié)果精度達(dá)90%，極高的仿真精度為整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)提供可靠的分析優(yōu)化手段。
- 側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性空氣動(dòng)力學(xué)仿真分析
根據(jù)實(shí)際的側(cè)風(fēng)測(cè)試試驗(yàn)場(chǎng)建立數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場(chǎng)，可以通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性仿真分析可在車(chē)型開(kāi)發(fā)的早期階段僅通過(guò)車(chē)身外表面數(shù)據(jù)（CAS面/A面）以及測(cè)試車(chē)速、重心位置（軸荷比）、輪胎側(cè)偏剛度、載荷等信息，模擬實(shí)側(cè)風(fēng)道路試驗(yàn)中車(chē)輛的整個(gè)側(cè)偏過(guò)程以及風(fēng)區(qū)內(nèi)流場(chǎng)的變化過(guò)程，且可為車(chē)身外表面優(yōu)化方案的提出提供數(shù)據(jù)支持。
圖3 數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場(chǎng)
數(shù)字側(cè)風(fēng)試驗(yàn)場(chǎng)可以還原真實(shí)的瞬態(tài)測(cè)試過(guò)程，可以得到該過(guò)程中的流場(chǎng)變化的同時(shí)可獲得車(chē)輛在進(jìn)出風(fēng)區(qū)過(guò)程中的側(cè)風(fēng)風(fēng)壓中心（即側(cè)向氣動(dòng)力中心）相較于車(chē)身位置的實(shí)時(shí)變化。
圖4 側(cè)風(fēng)風(fēng)壓中心位置變化
- 風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試
圖5 風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試
風(fēng)洞氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試可測(cè)得穩(wěn)態(tài)側(cè)風(fēng)條件下的氣動(dòng)力結(jié)果，試驗(yàn)條件可控，可重復(fù)性較高，為氣動(dòng)造型優(yōu)化提供支持。測(cè)試通過(guò)風(fēng)洞天平轉(zhuǎn)角及出風(fēng)口氣流速度還原整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性真實(shí)道路測(cè)試過(guò)程中的車(chē)身外流場(chǎng)環(huán)境，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性模擬道路測(cè)試，獲得該車(chē)基準(zhǔn)狀態(tài)下的側(cè)向氣動(dòng)力準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)結(jié)果，分析不同氣動(dòng)套件對(duì)車(chē)輛側(cè)向氣動(dòng)力結(jié)果的影響，并對(duì)整車(chē)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性潛在優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，風(fēng)洞的氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果，可以作為輸入?yún)?shù)為底盤(pán)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)的提供數(shù)據(jù)支持。
- 道路側(cè)風(fēng)測(cè)試
圖6 道路側(cè)風(fēng)測(cè)試
道路側(cè)風(fēng)測(cè)試與真實(shí)道路側(cè)風(fēng)行駛工況吻合度最高，可通過(guò)主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試方式獲得車(chē)輛實(shí)車(chē)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果可靠性較高，能有效支持側(cè)風(fēng)性能優(yōu)化提供方案匹配和驗(yàn)證。客觀測(cè)試過(guò)程中通過(guò)慣導(dǎo)系統(tǒng)記錄車(chē)輛各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化，主要包括（但不限于）橫擺角速度、橫向加速度、側(cè)向位移、側(cè)傾角、側(cè)偏角等性能指標(biāo)參數(shù)。主觀評(píng)價(jià)則是以大眾消費(fèi)者角度通過(guò)主觀駕駛的方式，對(duì)橫風(fēng)環(huán)境下汽車(chē)的車(chē)道偏離程度、行駛穩(wěn)定性、車(chē)輛修正難易程度等進(jìn)行評(píng)價(jià)，直觀的將相關(guān)性能感受反饋給設(shè)計(jì)人員。團(tuán)隊(duì)基于國(guó)標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果已建立20+車(chē)型的側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)庫(kù)，可以為客戶方案優(yōu)化提供有力支撐。
同時(shí)，工程院團(tuán)隊(duì)也開(kāi)展了面向智能駕駛的車(chē)道保持和車(chē)道居中行駛功能、側(cè)風(fēng)工況識(shí)別功能進(jìn)行策略驗(yàn)證和標(biāo)定方法研究，可以為智能駕駛相關(guān)技術(shù)提供支持和幫助。
商務(wù)聯(lián)絡(luò)：高明武 18632283172 gaomingwu@catarc.ac.cn