一、汽车造型
(一)车头高度与发动机技术
20世纪初期,由于发动机技术水平较低,发动机的“比功率”较低,因此必须采用较多缸数的发动机才能驱动庞大的汽车,那时还没有V型发动机,一般采用直列6缸或8缸设计,又高又长的发动机占据了很大的空间,由于车头部位较高,流线型和风阻系数也就无从谈起了,如图3-2-1所示。随着技术的进步,V型发动机出现了。现在,轿车上的发动机一般与变速器整合在一起,所占体积也越来越小。因此,造型设计师便可以将车头设计得非常扁平,风阻系数也因此而越来越小。
图3-2-1 汽车车头高度变化
(二)品牌脸谱与进气格栅
在设计汽车造型时,进气格栅最能代表前脸造型,已经成为某些汽车厂家的家族脸谱,如宝马的“双肾形”、劳斯莱斯的“宫殿立柱”、阿尔法·罗密欧的“盾牌”、奥迪的“大嘴”等,已成为这些汽车家族的象征标志,而且许多世界名车的脸谱一旦固定下来,就相当于拥有了肖像权,如图3-2-2所示。
图3-2-2 世界名车的脸谱
(三)汽车造型演变
当汽车的构造基本定型后,造型设计师们开始着手从汽车外部造型方面改进汽车功能,并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工程学和工业美学等概念,力求使汽车从外形上满足各年龄段、各阶层、各文化背景的人的不同需求,使汽车真正成为科学与艺术相结合的产物。
汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车和楔型汽车等。
1.马车型汽车
19世纪末20世纪初,奔驰、戴姆勒、福特等汽车公司制造的汽车外部造型都沿用马车造型,汽车零部件则沿用马车的车身、车轮、钢板弹簧、制动器等,将发动机安装在座位下,就像装上了动力系统的马车。由于其造型酷似马车,故又被称为“无马的马车”。
2.箱型汽车
由于马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭,因此福特汽车公司在1909年生产出一种新型的T型车,把汽车的发动机从座位下面移到汽车头部位置,为尺寸和功率较大的发动机提供了宽阔的空间,使汽车的形状变成车头和乘员舱两个方正的部分,车室部分很像一个大箱子,并有门和窗,所以人们称这类汽车为“箱型汽车”。早期的箱型汽车以福特T型车(图3-2-3)为代表,其结构紧凑、坚固耐用、容易驾驶。
图3-2-3 福特T型汽车
3.甲壳虫型汽车
随着生活节奏的加快,人们对车速的要求越来越高。要想使汽车跑得快,有两种方法:一是增大功率,二是降低空气阻力。箱型汽车的风阻系数大,作为高速车是很不理想的,于是人们开始研究流线型汽车。
1934年,克莱斯勒汽车公司生产的“气流”牌轿车(图3-2-4)首先采用了流线型的外形,但是“气流”的外形设计超越了时代的欣赏能力,人们对这种带有革命性的变革还难以接受,因此“气流”牌轿车的销路一直没有打开。但它的出现使人类在汽车空气动力学领域迈出了关键一步,为后来各种流线型汽车的设计奠定了基础。
图3-2-4 “气流”牌轿车
甲壳虫型汽车的成功得益于其大大降低了风阻系数,突破了当时汽车发展的“瓶颈”。但这同时也暴露了它的缺点:一是乘员活动空间明显变得狭小,特别是后排乘员几乎没有多余的活动空间,给人带来了一种压迫感;二是存在横风不稳定性,汽车在受侧向风作用时容易跑偏。
4.船型汽车
为了便于操纵,具有舒适、宽敞的乘坐空间,解决横风不稳定问题,福特汽车公司经过几年的努力,于1949年推出了一款具有历史意义的新型汽车,即福特V8(图3-2-5)。设计师将汽车的前翼子板和发动机罩、后翼子板和行李舱罩融于一体,大灯和散热器罩也形成一个光滑的面,车室位于车的中部,由于其造型很像一艘小船,因此又被称为“船型汽车”。
图3-2-5 福特V8船型汽车
不论从外形还是从性能上来看,船型汽车都优于甲壳虫型汽车,而且还解决了甲壳虫型汽车遇横风不稳定的问题。从20世纪50年代开始,不论是大型车还是中小型车,都采用了船型车身。
5.鱼型汽车
船型汽车由于尾部过分向后伸出,形成阶梯背,高速行驶时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺点,人们把船型汽车的后窗玻璃逐渐倾斜至极限,即成斜背式。由于斜背式汽车的背部像鱼的脊背,所以又被称为鱼型汽车,如图3-2-6所示。
图3-2-6 1969年生产的捷豹鱼型汽车
鱼型汽车和甲壳虫型汽车光从背部来看很相近,但仔细观察可以看出,鱼型汽车的背部和地面的角度比较小,尾部较长,围绕车身的气流也比较平顺,涡流阻力也较小。另外,鱼型汽车不仅基本上保留了船型汽车的优点——车室宽大、视野开阔、舒适性佳,还增加了行李舱的容积。
由于鱼型车后窗玻璃倾斜太甚,面积增加了两倍,故强度下降,产生了结构上的缺陷。鱼型汽车还有一个潜在的重大缺点,就是对横风的不稳定性,在高速时会产生升力,使车轮附着力减小,从而抵挡不住横风的吹袭,发生偏离的危险。针对鱼型汽车的这一缺点,人们在鱼型汽车的尾部安上一条翘翘的“鸭尾”来克服一部分升力,这便是鱼型鸭尾式汽车,如图3-2-7所示。
图3-2-7 鱼型鸭尾式汽车
6.楔型汽车
鱼型鸭尾虽然部分克服了汽车在高速行驶时空气的升力,但是没有从根本上解决鱼型汽车的升力问题,设计师最终找到了一种新车型——楔型。楔型汽车的车身前部呈尖形且向下,车身后部像被刀切过一样平直,车身尾部的平直形状可降低车顶向后部作用的负压,从而防止后轮浮起,如图3-2-8所示。
图3-2-8 兰博基尼和迈凯伦F1楔型跑车
楔型造型在赛车上得到了广泛应用。如20世纪80年代的意大利法拉利跑车,就是典型的楔型造型。楔型造型对于所考虑到的高速汽车来说,无论是从其造型的简练、动感方面,还是从其对空气动力学的体现方面,都比较符合现代人们的主观要求,具有极强的现代气息,给人以美好的享受和速度的快捷感。
对于一般轿车而言,楔型造型也只能是一种准楔型,绝对的楔型会影响车身空间的实用性。所以,除了像法拉利、莲花、兰博基尼等跑车采用楔型外,绝大多数轿车都采用船型和楔型相结合的设计方案。
7.子弹头型汽车
汽车外形发展到楔型以后,基本上已经很完美了,但人类追求完美的心是永不满足的,于是一种新型的多用途汽车(MPV)问世了。
MPV既有轿车的造型风格、操纵性能和乘坐感觉等特性,又有小客车的多乘客和大空间的优点,成为集商务、家用和旅游休闲等功能为一体的多用途车。MPV一问世,马上引起了消费者的极大兴趣,销售形势非常乐观。后来,为了商业竞争的需要,通用、福特、丰田、雷诺、戴姆勒、奔驰等汽车公司先后推出了自己的MPV,使这种类型的汽车形成了一股强大的势力,占据了一定的市场份额。由于这种汽车的造型酷似子弹头,故人们称它们为子弹头型汽车,如图3-2-9所示。
图3-2-9 雪佛兰的子弹头型汽车