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鹰眼大灯、虎啸前脸、鸥翼门——说说汽车设计中的仿生学原理

原标题:鹰眼大灯、虎啸前脸、鸥翼门——说说汽车设计中的仿生学原理

大家看现在的汽车,经常听到鹰眼式大灯、虎啸式前脸、鱼型车身等;更有些车型直接就以动物来命名,比如捷豹、野马、甲壳虫等;还有些车型的车标就是一种动物,比如野马是一匹奔跑的马、法拉利是一匹直立的马、标致是一只狮子,等等。那么为什么很多车都与动物有关呢?这就牵扯到一个很复杂的学说:仿生学。可以说,汽车与仿生学有密不可分的紧密联系,很多汽车的设计灵感以及功能开发都是从动物身上获取的。

首先了看看什么是仿生学。所谓的仿生学是指人类模仿生物的功能、形态等,用来指导发明创造的科学。说起来非常的高大上,事实上是极为简单也是极为常见的,比如飞机,就是人类模仿鸟的飞行原理制造出来的;再比如锯,是人类被植物叶子锋利的边缘划伤之后发明的;其它的还有雷达、潜水艇等等,都是人类受到动物的启发后研制出来的。其实地球上的各种生物,从诞生的那一刻开始,就在不停的进化,在漫长的进化史中,获得了极强的适应自然界的能力。人类向生物学习,从中获取设计灵感,其实也是人类适应自然界的一种进化。

那么人类在汽车设计上都应用了哪些仿生学的原理呢?总体说来,可以从外形上、结构上和功能上这三方面来讨论。

首先来说说汽车的外形设计。应该说在这方面,汽车借鉴仿生学是最多的。很多车型都是借鉴甚至是直接仿制动物的外形,最著名的就是大众的甲壳虫汽车,它的造型简直就是一只等比例放大的钢铁甲壳虫;其它的比如吉利的熊猫汽车,外形也神似一只憨态可掬的熊猫;还有美国的道奇蝰蛇,就像一条灵动的蝰蛇在飞舞;日本的光冈大蛇,就像一条吐着信子的大蛇在跃动;前苏联的伏尔加轿车,就像一只极速奔跑的小鹿;等等。

现在汽车的整体造型,也是借鉴于仿生学而来的。现在的汽车车身,基本都是楔形车身,它的特点是前低后高,呈流线型,空气阻力系数小。这样的造型其实是借鉴了水中的鱼的造型,鱼在水中游,阻力非常小;汽车在空气中行驶,阻力当然也是越小越好,鱼的楔形体型给汽车设计师极大的启发,甚至有一段时间鱼型车身极为流行,后来由于安全方面的原因才不得不舍弃。

汽车不仅仅是在整体造型上仿制生物,在一些外观细节上也高仿野生动物。比如我们常说的“虎头奔”,就是说这款车的车头部分像一只老虎的前脸一样,充满了威武、霸气;还有宝马的鹰眼大灯,专注、凶悍、炯炯有神,给人以极强的视觉冲击;其它的比如起亚的虎啸式前脸、雷克萨斯的鲶鱼大嘴、保时捷911 的青蛙大灯、标志的狮爪尾灯、丰田雷凌的猛禽式前脸,等等。还有就是在色彩上的仿生,最著名的就是“大黄蜂”科迈罗,它的外形采用野生大黄蜂的黄色和黑色做为涂装,一问世就让人惊艳不已,瞬间就使人过目难忘。

再来说说汽车在结构上的仿生学。关于这方面,我们能看到的最多的就是车门造型,比如著名的奔驰300SL的“鸥翼门”、特斯拉MODEL X的“鹰翼门”、阿尔法罗密欧的“蝴蝶门”,等等。还有在我们看不见的车身骨架结构上,也借鉴了鸟类骨骼轻而结实、乌龟壳承载力大、螃蟹壳体轻而结实等特点,制造出了各种中空、发泡的金属材料,使汽车质量大幅度减轻,而车身强度却仍然保持不变。

最后再来说说汽车功能上的仿生学。地球上的生物在几百万年的进化过程中,为了自身的生存和发展,都拥有各自独特的“防身秘笈”和“独门绝技”,比如鸟类独特的飞行技巧、蝙蝠的超声波测距功能,等等。人类通过研究他们的结构、功能等,应用在汽车上,比如梅赛德斯·奔驰SLR迈凯轮的鲨鱼鳃式散热孔,就是模仿了水中鲨鱼的造型,可以有效的减小汽车高速行驶时的空气阻力,其它类似的车型也有这样的设计;迈凯伦汽车设计师研究一种旗鱼的鱼鳞造型,并将其应用在发动机进气道设计上,使发动机进气效率提高了近20%;还有汽车的倒车雷达,就是仿制了蝙蝠的超声波原理;鲨鱼鳍天线,既有很好的信号接收效果,也有很好的空气动力学;蜂巢式越野车轮胎,可以不用充气,有很好的减振效果和防爆胎的能力;现在日本正在研究的汽车防撞技术,也是以水中的鱼群为对象,研究这些鱼是如何保持如此近的距离却互不碰撞的。

梅赛德斯-奔驰曾经推出过一款名为bionic的概念车,它的车身方方正正,看上去像个大箱子,然而它却有低至0.19的风阻系数,这是一个令人恐怖的数据。其实这款概念车就是奔驰公司仿照一种箱形豚鱼设计而来的,不仅仅外形神似,在车身框架也采用了类似于豚鱼骨架的结构,不仅整备质量大幅降低,车身的刚性也提升了40%。这应该是汽车仿生学方面的极致应用了。

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