直徑長達5.5公尺的龐大九葉風扇,令人油然心悸,也使前來的訪客看來矮小許多,彷彿只要啟動開關就會捲起驚人的劇烈強風。
其實非然,「它產生的最大風速是每小時30公里,只能稱作徐徐微風。」BMW測試實驗室的工程師賴夫•紐恩朵夫博士(Dr.
Ralf Neuendorf)解釋:「不過這對我們的實驗來說已經非常足夠。其中最聰明的設計莫過於測量空間前氣流必經的風嘴設備。」因為經由風嘴調節過後的氣流速度可達每小時140公里,相當於最強規模的12級颶風,若有需要,還可再加速到時速180公里。
隨著進一步的參觀,我們逐漸瞭解風洞實驗室運作的奧妙。在實驗室中,氣流並非單純地吹送過測試裝置,在與受測車輛接觸之前,氣流必須先經過好幾道關卡。首先,風扇送出的熱氣得先通過裝有63具與卡車用散熱器大小相仿的散熱器所組成的牆面,當熱氣溫度冷卻至室溫之後,接著氣流回轉180度,通過高科技過濾篩網以和緩擾動因子;這一切皆為了使與測試結果息息相關的氣流品質能夠穩定。
我驚訝地發現,風洞實驗室採用特殊的設計製造出兩道氣流,且測量空間的兩側對等地配置相同的設備,包含一具風扇、散熱器以及整流器。巨型風扇吹送出的兩道輕風在進入整流器前有著短暫的接觸,隨後經由賴夫•紐恩朵夫博士稱為「風嘴」的地方,再加速進入風洞。「風嘴」這個名字聽起來其實無法反映它的實際尺寸,因為這個漏斗狀的氣流入口,光是橫斷面的面積就有20平方公尺,其作用有點類似吹風機或是花圃中的噴灑器,可將通過的氣流壓縮、加速。最後氣流進入測量空間,且在測量空間的底部被集風器回收,並再次分成兩股氣流重新開始風洞旅程,如此周而復始、循環不已。
 |
而測量空間中的受測車輛則停放在旋轉盤上,以方便接受包括橫向側風等不同角度的模擬風向測試。設置於四個車輪底的金屬板,則與地板下裝置的精密載重分析儀器相連接,這些儀器可以測量出車輛垂直與水平的負重程度,提供實驗人員浮力與阻力的相關數據。
先進科技空力設計部門的主管司芬•克勞斯曼(Sven Klussmann)說明空氣力學專家的四大任務:首先,他們要設計出能達最低風阻的車身外型,以減少油耗並降低廢氣排放。其次目標則與穩定性以及抓地力有關,也就是要減少浮力的作用,增加下壓力。第三,必須注重功能性的安全,這表示應密切注意引擎與煞車系統的冷卻過程。最後的研究領域則著重於舒適性,因此如何使行車時的風切聲減至最低,是至為重要的議題。其間牽涉種種複雜的測試過程,使得BMW不惜斥資建造一座專屬的聲學測試實驗室。(詳見2005年第一期BMW雜誌中《勁風寂音》一文。)
然而,只以單一設備完成以上多種研究根本是不可能的任務,甚至許多大膽的想法也基於技術的限制而在開始不久後就被迫棄置。不過,空氣動力學專家與設計師仍盡量克服這些難題,為了確保研發結果的品質,他們在車輛最初研發階段即一起合作;可以說,追求極致的造車工藝,是促使不同領域的兩種專家攜手合作的最大動力。儘管空氣動力學不是工程科學正式的分科,不過對於汽車廠商來說卻是非常重要的一門學問。依據可靠的統計,約有50%的空氣動力學家具有航太科學的專業背景,因此他們相當注重保存優雅、流線與低阻力的設計傳統,這也為汽車工業帶來一定程度的影響。
對於BMW的設計師而言,黏土是絕佳的選擇,因為甚少有能輕易、迅速且直覺地形塑物品外型的材質,也因為黏土的這些特性,若實驗人員對測試的結果不甚滿意時,便可以運用銼削或是鑄模等技術立即改善。一般說來,後擾流是最難掌握的流體現象,因為它所帶來的煞車真空可產生超過50%的空氣阻力,而車胎則會產生另外30%的阻力,因此後尾翼與輪拱的設計必須受到嚴格的把關。一旦空氣力學專家克服這些部位的擾流現象,可以說在對抗氣流的戰場中,已取得重要的領先。
為了更進一步尋找擾流的確切位置,空氣力學專家運用薄翼般的微型條狀金屬感應器,這些感應器會紀錄透過針孔大小的測壓孔送進車內的氣壓,並將數據輸入量測裝置。然後在下一階段,實驗人員則把具備整合性測量科技系統的感應器,直接嵌入在原型車或是系列車款的車殼之中;感應器會將偵測到的氣壓數值,轉換成電子訊號傳送至電腦進行存讀作業。這些數據資料對基礎研究非常有用,事實上,在測試車輛上裝置這樣的配備,以收集風洞實驗與實際路況的對比資料,是未來進一步研發的重要依據。
另一方面,除了車輛表面的擾流,其他在車子周圍發生的擾流現象,就只能藉由風洞來加以測試;這也是測試過程中相當重要的一環,因為「隱藏性」的擾流點經常會在令人意想不到之處產生阻力。為了知道這些擾流點的確切位置,橫桿上的機械手臂會將氣壓感應器放入氣流中,藉著煙霧的噴發方向或是絲線纖維的運動,任何氣流的擾動都可以完整再現、一覽無遺,就像我們平常所看到的風洞實驗室照片一樣。
另一個只能藉由觀察而無法直接測量的現象,就是雨滴消散過程,但不論是煙霧或是絲線纖維,在這種現象下都無法發揮作用,只能以紫外線反射水滴加以識別。因此,四具裝置於受測車輛前方的噴嘴,將「螢光雨」噴灑入黑暗的測量空間,在紫外線的照耀下水滴會依氣流的流動而顯現出神秘藍光;這整個測試過程,將透過不同角度的攝影機忠實記錄下來。因此這樣的測試方法,可用來協助空氣動力學專家進行例如車外後視鏡的設計研究,以找出將雨水導出車窗,而不致於影響行車視線的最佳設計。
BMW的工程師在高度精湛的科技下,成功地融和了美感、安全與舒適的目標,同時也再次證明:即使符合最佳空氣動力效率的條件大同小異,但是據以打造出來的車款依然能夠各具殊異風格。

|