中汽中心工程院技術快報丨側風穩(wěn)定性開發(fā)與測試
時間：2024-03-29
整車側風穩(wěn)定性是指當高速行駛的汽車通過跨海大橋、進出山谷隧道，以及進行超車會車時受到側向氣流的干擾后能保持穩(wěn)定安全行駛的能力，側風穩(wěn)定性較差的車輛進入強橫風環(huán)境時容易發(fā)生較大橫擺、側滑、車道偏離動作，甚至出現側翻等失穩(wěn)現象，嚴重影響行車安全。隨著整車抗縱向氣流能力（即風阻性能）的開發(fā)越來越趨近完善，如何從抵抗側向氣流干擾的角度出發(fā)提升車輛保持穩(wěn)定行駛的能力，正成為國內汽車行業(yè)關注的重點。
近日，中汽中心工程院側風穩(wěn)定性開發(fā)團隊針對整車側風穩(wěn)定性開發(fā)測試進行了關鍵的技術攻關，已具備對外服務技術能力?？梢悦嫦蛘囬_發(fā)流程中的不同階段，通過聯合仿真，風洞測試，道路測試三種方式分別對從車身造型、底盤零部件參數方面對側風穩(wěn)定性關鍵性能指標進行測試分析和優(yōu)化。幫助客戶更好實現側風穩(wěn)定性控制，為后期整車性能開發(fā)目標達成提供更大的優(yōu)化空間。
- 側風穩(wěn)定性動力學仿真分析
圖1 動力學仿真分析
側風穩(wěn)定性底盤動力學仿真分析是基于底盤動力學參數及側風風洞準穩(wěn)態(tài)測試結果建立包含空氣動力學特征的仿真模型，參照《GB/T 41722-2022道路車輛側風敏感性風機輸入開環(huán)試驗方法》與企業(yè)個性化定制側風測試工況進行整車側風穩(wěn)定性仿真分析和優(yōu)化。同時，可以面向主動轉向技術的側風工況控制進行控制系統(tǒng)聯合仿真和參數標定。
表1 某車型氣動力仿真精度
圖2 某車側風穩(wěn)定性動力學仿真與試驗對比分析
通過仿真與試驗的對比，氣動力模擬精度達99%，分析結果精度達90%，極高的仿真精度為整車側風穩(wěn)定性開發(fā)提供可靠的分析優(yōu)化手段。
- 側風穩(wěn)定性空氣動力學仿真分析
根據實際的側風測試試驗場建立數字側風試驗場，可以通過空氣動力學側風穩(wěn)定性仿真分析可在車型開發(fā)的早期階段僅通過車身外表面數據（CAS面/A面）以及測試車速、重心位置（軸荷比）、輪胎側偏剛度、載荷等信息，模擬實側風道路試驗中車輛的整個側偏過程以及風區(qū)內流場的變化過程，且可為車身外表面優(yōu)化方案的提出提供數據支持。
圖3 數字側風試驗場
數字側風試驗場可以還原真實的瞬態(tài)測試過程，可以得到該過程中的流場變化的同時可獲得車輛在進出風區(qū)過程中的側風風壓中心（即側向氣動力中心）相較于車身位置的實時變化。
圖4 側風風壓中心位置變化
- 風洞氣動力學測試
圖5 風洞氣動力學測試
風洞氣動力學測試可測得穩(wěn)態(tài)側風條件下的氣動力結果，試驗條件可控，可重復性較高，為氣動造型優(yōu)化提供支持。測試通過風洞天平轉角及出風口氣流速度還原整車側風穩(wěn)定性真實道路測試過程中的車身外流場環(huán)境，對車輛進行整車側風穩(wěn)定性模擬道路測試，獲得該車基準狀態(tài)下的側向氣動力準穩(wěn)態(tài)結果，分析不同氣動套件對車輛側向氣動力結果的影響，并對整車側風穩(wěn)定性潛在優(yōu)化方案進行驗證。同時，風洞的氣動力學測試結果，可以作為輸入參數為底盤側風穩(wěn)定性開發(fā)的提供數據支持。
- 道路側風測試
圖6 道路側風測試
道路側風測試與真實道路側風行駛工況吻合度最高，可通過主觀評價和客觀測試方式獲得車輛實車動態(tài)響應，試驗結果可靠性較高，能有效支持側風性能優(yōu)化提供方案匹配和驗證。客觀測試過程中通過慣導系統(tǒng)記錄車輛各運動參數隨時間的變化，主要包括（但不限于）橫擺角速度、橫向加速度、側向位移、側傾角、側偏角等性能指標參數。主觀評價則是以大眾消費者角度通過主觀駕駛的方式，對橫風環(huán)境下汽車的車道偏離程度、行駛穩(wěn)定性、車輛修正難易程度等進行評價，直觀的將相關性能感受反饋給設計人員。團隊基于國標試驗結果已建立20+車型的側風穩(wěn)定性數據庫，可以為客戶方案優(yōu)化提供有力支撐。
同時，工程院團隊也開展了面向智能駕駛的車道保持和車道居中行駛功能、側風工況識別功能進行策略驗證和標定方法研究，可以為智能駕駛相關技術提供支持和幫助。
商務聯絡：高明武 18632283172 gaomingwu@catarc.ac.cn