谈轻说“碳”

来源 :经营者·汽车消费报告 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youling0186
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  趋之若鹜,碳纤维已经成为全铝发动机、铝制车身之后,实现更加轻量化的又一个趋势。
  是该说说体重了。
  宝马声称2014年量产的i8的操控,将像其高性能轿车M3一样好玩?先不说混合动力和大排量涡轮增压发动机的操控区别,单单就是体重——在传统汽车中,发动机的重量约为汽车总重量的12%,如果换成电池、电机,则会占到总重量的20%。所以,在背负了这颗沉重的“心”后,它也已经身心俱疲了吧。
  这时伟大的发明家托马斯?爱迪生(Thomas Alva Edison),也会偷偷的嘲笑21世纪的人类吧,因为在他1879年从棉、亚麻制取出的碳纤维当作灯丝,发明了改变世界的白炽灯后,现在的汽车难道要向马车时代倒退吗?
  当然有解决的办法,看看空中的波音787飞机,还有F1赛道上的跑车,同样来自爱迪生灵感的碳纤维强化塑料(CFRP—Carbon Fibre Reinforced Plastics,以下简称CFRP),如果大量应用在汽车上,平衡电池、电机产生的重量,优化车身重量分配,不仅仅对于操控,对于各种能耗的降低和升功率的提升,简直为汽车业的发展照亮了一片新天地。
  只是,昂贵的价格和过于困难的生产工艺,让大部分的汽车企业难以规模化地使用这种材料,只有超级跑车或是豪车品牌正在或是即将开始量产,在今年年底的奔驰车型和明年的宝马车型上将更多看到。
  而如果你已经迫不及待,那么市面上倒是有售价十多万的碳纤维自行车正在叫卖,不过,这种自行车一定要锁好,不仅是保护个人财产,也和它的重量有关,比如大风的时候,你不会想听有人夸你放的风筝真像一辆自行车吧。
  它用在了哪里?
  车体:奔驰SLR迈凯轮722S
  SLR本身只发售了6年,这款车更是稀少的限量版,它的车身除了有两处是铝制车架以外,其余部分使用了CFRP。
  座舱:丰田1/X混合动力汽车
  在采用CFRP材质后,1/X在车内空间与普锐斯相同的情况下,全车重量只有后者的1/3,为420公斤。
  刹车盘:法拉利
  在2008年法拉利便宣布,将为未来推出的车型标配碳纤维陶瓷刹车盘,这种刹车盘会带来什么好处?从官方说法,首先以使车身重量降低15公斤,降低非簧载质量,在不增加引擎功率的前提下,提高重量功率比。另外,它可以让制动反应更灵敏,制动效果更明显,同时还具备了优异的抗制动力衰减,并且在后期维护费用上更低。
  车顶:宝马M3
  为什么用在车顶,因为在民用量产车中,目前CFRP这种材质多用来制造车体的座舱部分。另外,为了更有利于操控,在前后车重分配50:50的情况下,如果可以减轻车顶重量,让车辆重心下移,可以获得更稳定的动态表现。
  传动轴:马自达RX-8
  这种更轻、抗拉强度更好,以及噪音更低、振动更小的传动轴,为RX-8带来更好的车身重量分布,再加上前A臂、后多连杆的悬挂和行程极短的悬挂,让排量为1.3L马力超过230匹这辆后驱车拥有极好的操控。
  还有哪里?
  波音787
  “为了不可能的长距离飞行”,所以,这架被称为“梦想客机”的美国波音787飞机,70%~80%的材质都采用了CFRP,在变得更轻能耗更低的情况下,达到预计的远途飞行。
  护卫舰
  只能看看图片了,如果想靠近几乎不可能,除非你是可以把它的桅杆和天线也变成隐形模式的工程师——维斯比,世界上第一个按照全隐形规范采用碳纤维制造的护卫舰,目前于瑞典服役。
  电脑、自行车
  除了体积没有变,它变得很轻,而且不会很怕摔,这就是台湾第二大专业主板制造商技嘉科技,对自己的新产品X11的期望,所以X11大量采用了CFRP。
  一辆自行车卖到了A级车的价格,当然使用了不同的材质。
  它是什么?
  1 材料 +
  CFRP的的韧性和强度之所以这么高,是因为每一缕碳纤维是由5万根单个纤维组成的。纤维的走向、角度、松紧、结成的层数经过人为的设计之后,会表现不同的性能。
  2 加工 -
  鉴于上述情况,不仅增加了设计的难度,也让其加工制造变得困难,甚至是除了价格之外,第二个困扰其大批量生产的重要原因。比如,在2003年,宝马每天只能生产不到4个碳纤维车顶,在今年才从每天50个提升到70个。
  另外一个缺点是,这种材质在碰撞后,要么安然无恙,要么直接破碎,所以,它的修复办法是像打补丁一样粘补,或是重新换块新的。
  3 价格 ↑
  通常情况下,CFRP比钢材价格要贵20倍。它在当下所具备的这种极端价值特点和物理属性,只有对价格不敏感的国家军事领域、航空航天飞行器等会大量采用。
  4 强度 ↑
  传统汽车使用的钢铁材料约占车体重的3/4,用CFRP制造的车身和底盘可以减重40%~60%,相当于钢结构的1/3~1/6,但其抗拉强度却是同等截面钢材的7~10倍。
  5 碰撞 ↓
  除了车重减少,如果用一个柱子以时速35公里撞击车辆侧部,对于普通钢板制造的车身,实验结果是撞击深度可达450毫米,而使用碳纤维制造的宝马i3(2013年上市),实验结果只有225毫米左右。
  6 能耗 ↘
  汽车的整车重量降低10%,燃油效率可以提高6%~8%;汽车重量每减少100公斤,每行驶100公里的里程,油耗便可降低0.3~0.6L,CO2的排放可以减少500克。
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