但是,甲壳虫型汽车也有其致命的缺点,这就是当车速超过100千米/小时时,如果遇上较强的侧向风作用,汽车会被风吹着偏离原来的行驶路线,从而发生撞车甚至翻车事故。因此,几乎所有的驾驶员在驾驶这种汽车高速行驶时都会感到特别费力。除此以外,甲壳虫型汽车的造型决定了它的内部空间较小,特别是后排座位的乘客,头顶上面几乎没有空间,使人产生较重的压抑感。
船型汽车
福特汽车公司于1949年生产出了具有历史意义的新车型——“Ford-V8型”汽车。它将前翼子板和发动机罩制成了一体,后翼子板和行李舱罩制成了一体,大灯和散热器罩也制成了一体,车身两侧形成一个平滑的面,车室位于车的中间。从外形看,整个汽车就像一只小船,所以人们将其称作“船”型汽车。
这种汽车设计时充分利用了在“二战”期间发展起来的人体工程学理论,虽没像以前设计汽车那样奉行性能优先的原则,但却考虑到了驾驶员的操作简单性问题和乘客乘坐舒适性问题,从而使驾驶员感到汽车非常容易操纵,乘客也感到特别舒眼,极大地提高了行车安全性,很受消费者的欢迎。
在以往的汽车设计中,设计者往往脱离发动机、悬挂装置等机械部分的工作原理,单凭艺术上的美感来设计汽车的外形。而福特汽车公司在设计“Ford-V8型”汽车时,则强调以人为主体的设计思想,也就是让设计师置身于驾驶员和乘客的朗度去设计一辆便于操作、乘坐舒适的汽车。另外,设计过程中还首次从理论上解决了两轮之间的乘坐位置的颠簸程度最小,以及车室的前后空间过大不利于驾驶员向后观察等问题。最后设计定型的汽车取消了乘车踏板等附属物,使得该车在宽度、长度不变的前提下。扩大了车身内部的空间。它的两个侧面从前到后都制成了平滑的面,减小了形状阻力,提高了车速。由于后边的行李舱加大了,侧面风吹过来时就不再是单纯地作用在车的前部,增加了抗侧向风吹袭的能力。因此,即使高速行驶时遇到较强的侧向风,也不会发生摇头摆尾的现象。
这种形式的汽车造型被普遍应用于大型车、中型车和小型车,从它问世的50年代开始一直都在生产。我国自行研制的红旗牌高级轿车就采用了船型造型。
船型汽车存在的问题是由于后尾过分地向后伸出,形成了阶梯状,高速行驶时会产生比较强的涡流,影响了车速的大幅度提高。
鱼形汽车
为了克服“船型”汽车因采用阶梯式后尾而造成的涡流现象,人们又将船型汽车的后窗玻璃制作成倾斜式,由于倾斜式的后窗玻璃类似于鱼的脊背,所以这类汽车被称为“鱼”型汽车。最早的鱼形汽车是美国于1952年生产的“别范”牌小轿车。
如果单从汽车的背部来看,鱼腥汽车和甲壳虫型汽车非常相似,但若仔细比较,就可看出两者之间所存在的具体差别:首先,甲壳虫型汽车是由箱型汽车进化而来的,车身较高,迎风面积大,前后翼子板和两侧脚踏板都暴露在车身之外,空气涡流较大;而鱼腥汽车则是由船型汽车进化而来的,它吸收了船型汽车的优点,车身较低,宽度不大,所以迎风面积小,前后翼子板、脚踏板、大灯罩等都隐蔽在车身之内,再加上车尾较长,旧绕车身的气流平顺,不会产生太强的涡流,因而,鱼腥汽车比甲壳虫型汽车的空气阻力小得多,其次,鱼型汽车后排座比较靠前,行车时后排座乘员的摇摆感较轻,加之车身较低,即使急转弯,乘员也不会摔倒。再次,如果鱼型汽车和甲壳虫型汽车宽度相等的话,那么鱼型汽车的车室要宽敞得多,这是因为后者的前后翼子板、两侧脚踏板都占据了一定的空间,而前者由于车身两侧平滑,车身宽度几乎等于车室宽度。另外,鱼型汽车的后行李舱容积也比甲壳虫型大得多,为车主随车带货提供了更大的方便。由此可见,鱼型汽车在许多方面都优于甲壳虫型汽车。但是,它也并非完美无缺,在解决了旧的不足之后,又带来了新的矛盾。
由于鱼型汽车后窗玻璃倾斜过甚,如果其尺寸与船型汽车一样大小的话,那么驾驶员倒车时将无法看清后面的路况。为了倒车安全,只好加大玻璃尺寸。但玻璃尺寸加大以后,一是容易破碎,二是太阳光大面积射入车内,导致夏天车内闷热不堪。
另外,鱼型汽车还存在着遇横风而不稳的问题。不过,险型车的遇横风而不稳不同于甲壳虫型汽车的遇横风而不稳,甲壳虫型汽车重心偏后,横风风压中心靠前,高速时只要遇上横风车轮就会发飘。而鱼型车的重心和风压中心基本位于同一位置,为什么还会产生遇横风不稳的问题呢?这主要是因为其造型的关系。这种车身横截面近似于飞机机翼断面的造型,使它在高速行驶时会产生一种升力,从而减小了车轮与地面之间的附着力,无法抵挡横风的吹袭。如果前轮的附着力减小,方向盘会不可思议地变轻,即使转动方向盘,也不会如实地按要求方向前进,使驾驶员感到发飘。
楔型汽车
为了从根本上解决因采用鱼型结构而带来的升力问题,人们进行了反复的探索,最后终于找到了楔形造型。也就是让车身前部呈尖形且向前下方倾斜,车身后部像刀切一样平直,这种造型可以有效地克服升力问题。
当然,作为实用的轿车,不能像赛车那样以牺牲乘客的乘坐舒适性为代价来换取升力问题的解决,必须统筹考虑两者的关系。最早按“楔型”设计的小轿车是1963年出产的“司蒂倍克·阿本提”,尽管它的造型获得了专家们的高度评价,但在市场销售中却一败涂地,公司不得不宣布破产。原因是它生不逢时,在船型车盛行的年代,人们无法接受与之形成尖锐对比的楔型车。
不过,真正优秀的东西不会总被埋没的,“司蒂倍克·阿本提”的楔型设计于1966年和1968年分别被“奥兹莫比尔”和“卡迪拉克”所采纳、继承、发展。从那以后,楔型成为了轿车的首选造型。今天的新型轿车大多采用了这种结构,一般将散热器罩做成竖窄横宽,发动机罩呈前倾式,行李舱高度加高。个别车型的尾部甚至采用了“鸭尾式”造型(有利于使沿车顶流动的空气在鸭尾部产生向下的作用力,增大后轮的附着力。
研究楔型的结构可以发现,车身前部呈尖形且向下倾斜,高速行驶时的空气流可在前轮产生向下的压力。防止前轮发飘。车身尾部如同刀切一样平直,可减小车顶以后部分的负压,防止后轮飘起。这种造型最大限度地解决了升力问题。
子弹头型汽车
按说,汽车外形发展到楔型以后,升力问题基本上得到了圆满的解决。但人类追求至善至美的心态是永不满足的,当轿车的升力问题基本解决以后,人们又从改变轿车的基本概念上做起了文章,于是,一种新型的轿车——多用途轿车(Multi Purpose Vehicle即MPV,或All Purpose Vehicle即APV,我国称之为“子弹头型”)问世了(。
进入80年代以后,克莱斯勒汽车公司道奇分部和顺风分部先后推出了“商队”(Caravan)和“航海家”(Voyager)两种新型汽车。尽管这两种汽车仍以轿车外形为原型,但其车身造型却一改轿车传统的二厢或三厢式结构概念,在小型客车(面包车)车型概念的基础上进一步延伸发展,使之成为既有轿车的造型风格、操纵性能和乘坐感觉等特性,又具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。这种车一问世,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、戴姆勒一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。由于这种车的造型酷似子弹头,因此,在我国,人们将其俗称为“子弹头型”汽车,而在国外,消费者则将其称为“蛋形造型”。
MPV不仅在外形设计上集流线型与楔型的优点子一身,而且在制造加工上引进了当今航空航天的先进技术。两种不同风格的交叉结合,表现出了流线型从以往的短曲线发展成为了长弧曲线。这种造型表现出了未来主义的艺术倾向,线条流畅,色调柔和,动感性强,具有鲜明的时代气息和时尚风格。
由于MPV的前风挡玻璃倾斜度很大,外形圆滑,因此风阻系数很小(小于0.3),非常有利于车速的提高。
综观汽车外形的发展,可以看出它一直是在围绕着“高速、安全、舒适地行驶”这一主题进行发展的。一部汽车外形的发展史,就是人类追求汽车性能不断提高的奋斗史。
无论是1915年“Ford-T”以后的箱型、1934年“克莱斯勒·气流”以后的甲壳虫型、1949年“Ford-V8”以后的船型,还是1952年“别克”以后的鱼型、1963年“司蒂倍克·阿本提”以后的楔型、80年代克莱斯勒以后的子弹头型,每个时期都在不断地开拓着汽车造型的新纪元,都在尽力满足机械工程学和人体工程学的前提下最大限度地减小空气阻力和升力的影响,从而使汽车的性能得以提高。与此同时,作为判断汽车美学价值的基准——性能美的观念,也在人类的美学意识中扎下了根。