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神奇的汽车仿生学!看的有些想笑

原标题:神奇的汽车仿生学!看的有些想笑

文| 腾小涛

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随着人类社会的高速发展,汽车已经融入到我们的生活之中,成为家庭不可分割的一部分。而设计出一款适合普通消费者的家庭用车就成为车企的首要任务。

什么样的设计才能满足大众的需求呢?

设计师们在很早之前,便把目光投向了包罗万象的自然界,在千奇百怪的生物中寻找设计的灵感。

于是乎我们看到,设计师在为车辆注入旺盛生命力的同时,独特的动感元素也被植入到设计当中。甚至自然界的各种生物,都开始成为汽车设计灵感的来源。

比如我们熟悉的大众甲壳虫,它的外形就如同一只等比放大数倍的钢铁瓢虫;还有福特雷鸟敞篷轿车,它的灵感来源于设计师观察深海鲨鱼游动时的身姿;甚至迈凯轮P1混合动力超级跑车,它的设计元素则运用了来自海洋中旗鱼的灵感。而有的车型,其设计灵感甚至来自于猪!

大众甲壳虫

福特雷鸟敞篷轿车

迈凯轮P1

为什么这些车型的设计都与动物有关呢?这就牵扯到一门复杂的学科——“仿生设计”。仿生设计就是通过模拟的形式,整理、分析、提炼并构思设计出具有类似生物系统某些特征的一种新的设计思维方法,然后将设计实体化并运用到人们的日常生活当中。

比如飞机,它是人类模仿鸟的飞行原理设计的;而雷达则是根据蝙蝠释放超声波遇见物体反弹的原理打造的;再比如响尾蛇导弹,它是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上具备的天然红外线感知能力的原理研制的。还有震动陀螺仪、人工冷光等等,这些都是受到动物的启发后研制出来的。

飞机与鸟

蝙蝠和雷达

可以说,如今汽车上众多的设计灵感以及功能开发都与仿生设计密不可分。

首先,仿生设计下的外形塑造

一款新车在外观上能否吸引消费者的关注,造型设计的优劣可以说是至关重要,而外形仿生则是产品设计中为最常见的形式。

说到外形,保时捷的前脸绝对称得上经典,外凸式的青蛙大眼设计从1963年一直被应用到今天。同样,也正得益于保时捷多采用中置及后置发动机,设计师能够在前脸做更多的个性化设计,最终形成今天的品牌精髓,可以说这是仿生学上较为成功的一个案例。

值得一提的是,起亚的“虎啸式”前脸不但起到了统一家族特征,提升品牌辨识度的作用,更是提升了整个韩系汽车品牌在国际上的知名度。与大众、奥迪、奔驰品牌在家族式前脸有所不同的是,起亚并没有把虎啸式前脸设计风格直接复制粘贴,而是做到了每款汽车都有自己的特点。在实现车辆个性化的同时,丰富了设计的内涵。

自主品牌在仿生设计上同样有所突破。比亚迪的Dragon Face龙颜设计以龙元素作为原点,由中央LOGO向两边延展的线条构成龙须,配合进气格栅形成张开大嘴的“龙脸”。龙嘴两侧的进气口以及龙爪元素横向拉宽整车,彰显运动气质。可以说设计师将汽车前脸与中国龙完美融合为一体。

在车辆的细节方面,不少车型也采用了仿生学设计。比如,我们常说的“虎头奔”,如虎头一般的前脸设计展现出与众不同的威武与霸气;宝马的鹰眼大灯,专注、凶悍给人以极强的视觉冲击;雷凌的猛禽式前脸,凌厉凶猛独具一格。这些车型在彰显品牌个性的同时,达到了令人过目不忘的效果。

被戏称为“虎头奔”的第七代奔驰S级

宝马的鹰眼大灯

其次,车体结构的仿生应用

仿生设计不仅只应用在汽车外形上,同时在车体结构方面也有所涉及。

奔驰300SL的“鸥翼门”设计可以说是无心插柳之作。其实最早设计师没有想设计出成鸥翼式,纯粹是被车辆结构所迫才使用的。该车设计之初为赛事专用,车辆本身由金属管焊接而成。工程师为了保证车体的高刚性,将整车两边的梁高提高以便能够承受比赛中巨大的扭曲力,这就导致了传统车门无法装配。为了方便人员进出,只得采用向上开启鸥翼门。该车一经推出深受消费者欢迎,奔驰也将经典的鸥翼门设计保留至今。

奔驰SL

配备了鸥翼门的奔驰SLS AMG GT

除了奔驰的“鸥翼门”,特斯拉MODEL X的“鹰翼门”、阿尔法罗密欧的“蝴蝶门”等等,这些仿生设计在体现品牌风格的同时,提升了车辆的实用性。

特斯拉MODEL X

阿尔法·罗密欧33 Stradale Prototype

汽车不仅要满足消费者的审美需求,更重要的是具有安全性。在我们看不见的车身骨架结构方面,工程师同样通过放生原理借鉴了轻而结实的鸟类骨骼、承载力大的甲鱼壳以及质轻而坚固的螃蟹壳体,并将其特点运用到车身的设计上。

以甲鱼壳仿生设计为例,工程师利用应用逆向工程技术重构甲鱼壳原始曲面。并对其收集到的数据进行拟合、力学分析等工作,在甲鱼壳重构模型的基础上二次研发出新型车身壳体。

甲鱼壳体及数据云点

我们都知道,车身结构不仅需要质轻而且要有足够的强度,其结构强度能承受在使用寿命内可能遇到的所用净载荷和动载荷。设计师可以通过之前二次研发设计车身壳体,结合车辆的车门、车顶盖的性能要求,进一步探索仿生设计在此方面的应用。同时,为车身的结构甚至零部件的设计提供新的构思来源。

多年来,工程师通过对仿生设计潜心研究与测试,目前已经研制出了各种质轻坚固的中空、发泡等金属材料。这些材料的应用令车体质量大幅度减轻,而车身却依然能够保持高强度。

后,仿生设计在车载功能上的突破

在亿万年的进化过程中,为了自身的生存和繁衍,地球上的生物掌握了一整套特有的“存活之道”和“独门绝技”。而工程师通过对着这些功能、结构以及技巧的研究,逐渐加以实体化并运用到汽车上。

迈凯伦汽车的设计师通过研究旗鱼的鱼鳞发现,鳞片在鱼体游动时会产生微小的漩涡,将整个身体包裹在一层气泡层中,杜绝了高密度高的海水进入,以达到减小前进阻力,实现快速的游动的目的。设计师决定将相同的结构技术应用到迈凯轮P1的发动机管路内壁上,通过验证,这一改进让发动机的进气通量提升了17%,大大提升了该车的性能。

近几年,日产汽车在努力寻求最为妥善的汽车防撞设计。科研人员通过对鱼群的大量研究表明,鱼类经常大规模的集群行动,但却从来不会相撞。科研人员通过模拟鱼群行为的算法模式,归纳出三条准则:不要离得太远、不要靠的太近、不要相互撞击。

前向撞击报警系统(FCW)

通过这一设计理念,日产汽车将研究成果纳入到一系列新产品研发之中,如智能刹车系统(IBA)以及前向撞击报警系统(FCW)等驾驶辅助功能在车辆上的装配,都将成为今后新型防撞击车型研发的基础。

值得一提的是,梅赛德斯-奔驰曾经推出过一款名为bionic的概念车,其原型就是仿照盒子鱼(boxfish)来设计的。别看这款车方方正正,就像一个大箱子,但它却拥有低至0.19的风阻系数。其车身框架也采用了类似于盒子鱼骨架结构,不仅令全车的整备质量大幅降低,车身的刚性也提升了40%。可以说,这款概念车将仿生设计的运用发挥到了极致。

盒子鱼(boxfish)与奔驰bionic概念车

猪与雪铁龙tubik概念车

写在最后:

我们有理由相信,随着时代的发展,越来越多的生物优势将会被合理的利用到汽车的设计中。

或许在不久的将来,汽车可以直接迈开腿走路,可以变大缩小,可以随机心情变换颜色,可以…

咱们可以好好畅想一下。返回搜狐,查看更多

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