在驾驶一辆汽车时,我们常常会谈论它的“操控性”,而评价操控性的一个核心指标,便是车辆的转向特性。“中性转向”(Neutral Steering)被视为理想且具有良好平衡性的转向状态,是许多工程师和驾驶爱好者所追求的“黄金手感”。
究竟什么是汽车的中性转向呢?
中性转向是指当驾驶员保持方向盘转角不变,以某一固定速度转向时,车辆能够基本上沿着转向时的圆周轨迹行驶,不产生过多不足或过度的趋势。 换言之,车辆的实际转向轨迹与驾驶员根据方向盘转角所预期的轨迹基本一致。
为了更好地理解,我们需要引入另外两个相对的概念:不足转向(Understeer)和过度转向(Oversteer)。
- 不足转向:通常被称为“推头”,当车辆不足转向时,驾驶员需要比预期打更多的方向盘才能保持 desired 的转弯半径,感觉就像车头不愿意乖乖地转向弯心,而是试图“推”向弯道外侧,这种情况在高速过弯时尤其危险,因为车辆更容易冲出弯道。
- 过度转向:通常被称为“甩尾”,当车辆过度转向时,即使方向盘转角不变,车辆的实际转弯半径也会比预期的小,车尾会向外侧滑动,感觉就像车尾“摆”了出去,过度地进入了弯道,过度转向在操控上更灵活,但也更容易失控,尤其是在湿滑路面或 inexperienced 驾驶员手中。
而中性转向,则完美地避开了这两种极端,它意味着车辆的前后轮侧偏角相等(在简化模型下),使得车辆能够稳定地沿着驾驶员意图的路径行驶,既不推头也不甩尾,给人一种“人车合一”、精准而稳定的感觉,这种状态下,驾驶员可以更准确地预测车辆的行为,从而更有信心地进行操控。
车辆的转向特性是由什么决定的呢?
影响转向特性的因素是多方面的,主要包括:
- 前后轴的侧偏刚度:这是影响转向特性的最关键因素,如果前轴的侧偏刚度大于后轴,车辆倾向于不足转向;如果后轴侧偏刚度大于前轴,则倾向于过度转向;当前后轴侧偏刚度匹配得当时,车辆就能实现中性转向。
- 前后轮载荷分配:驱动轮、从动轮以及转向轮的载荷分布会影响其侧偏刚度,前置发动机前驱车,前轴载荷较大,通常更容易表现出不足转向。
- 悬挂几何参数:如主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、前束等,这些参数都会改变轮胎的接地特力和侧向力特性,从而影响转向手感。
- 轮胎特性:轮胎的型号、花纹、气压以及磨损程度都会显著影响其侧偏刚度,高性能轮胎通常能提供更好的抓地力,但也可能改变转向特性。
- 空气动力学效应:对于高速行驶的车辆,尾翼、扰流板等产生的下压力会改变前后轴的载荷,进而影响转向特性。
- 驱动方式:前驱、后驱、四驱车的驱动方式不同,其转向特性也天然存在差异,后驱车更容易实现中性转向或轻微的转向过度。
在实际应用中,汽车工程师会通过精心设计悬挂系统、选择合适的轮胎、调整各相关参数,来使车辆在特定工况下(如日常驾驶速度)接近中性转向,或者在绝大多数情况下保持可控的不足转向(因为对于普通消费者而言,轻微的不足转向比过度转向更安全,更容易驾驶)。
对于追求驾驶乐趣的车型,工程师可能会调校出更接近中性甚至略微过度转向的特性,以提供更灵活的操控响应,但这通常需要驾驶者具备更高的技能。
中性转向是汽车动力学中一个理想且重要的概念,它代表了车辆在转向时的一种平衡状态,使得车辆既稳定又精准,虽然不同车型会根据其定位和设计目标有不同的转向调校,但理解中性转向及其与不足转向、过度转向的关系,有助于我们更好地认识车辆的操控特性,提升驾驶的安全性和愉悦感,当我们驾驶着一辆拥有“中性转向”特质的汽车时,那种从容不迫、指哪打哪的“黄金手感”,无疑是驾驶者所向往的境界。