空气动力学自行车的测试与验证:科学还是迷信?
曾几何时,各自行车品牌竞赛产品线常见空气动力学自行车、爬坡自行车及“两者之间”的车架。
但近年来,“全能”型自行车再度流行。
崔克、闪电、拉皮尔等众多品牌推出融合空气动力学且管材更纤细、常接近或低于 UCI 规定最低重量限制的单一竞赛自行车。这似乎违背“更宽即更具空气动力学”法则,令人质疑。
那么,如今自行车真比空气动力学专业自行车鼎盛时更快吗?变化因何而起?对骑行者有益吗?
为何管材变浅?
闪电 Tarmac SL8 是管材变窄却似乎更快的突出例子。该品牌称其超越 2020 款 Venge,成为有史以来最具空气动力学的公路自行车。面对质疑,闪电承认与旧款(管材更粗)相比,“超 50%”的改进得益于新的 Roval Rapide CLX Carbon Cockpit。
闪电 S-Works Tarmac SL8 竞赛自行车,虽管材比停产的 Venge 更圆润,但速度不慢
当被问及更纤细管材为何更快时,闪电高级工程经理塞巴斯蒂安·塞尔韦表示,变化源于对空气动力学的深入理解和更好的测试。“
在空气动力学自行车设计中使用更浅的管材形状,是对骑行情况下自行车和骑行者周围气流有更好理解的结果。上一代空气动力学自行车未受益于此。”
进一步解释并对比当前 Tarmac 和 2020 款 Venge 的测试时,塞尔韦补充道:“测试协议在两个主要方面改变。一是自行车和骑行者之间的空气动力学相互作用得到更高保真度考虑;二是计算整体空气动力学性能时考虑更准确的偏航角统计分布。”
以前测试主要关注自行车,如今则考虑骑行者。
《自行车新闻》独立测试证实,有骑行者时,管材较浅的自行车表现更好,更符合现实世界。
更广泛的偏航角分布代表风向,产生更符合实际的理解。
塞尔韦回顾过去方法时说:“不了解自行车和骑行者相互作用的测试,对自行车真正空气动力学性能的理解不完整且在某些方面不相关。”
闪电称,对测试的深入理解带来更以数据为导向的方法。“过去是不加区分地用深管材截面,遵循‘越多越好’原则。如今已超越不考虑骑行者影响简单测试自行车或管材形状的阶段。”
能对比新旧自行车吗?
Aerocoach 总监泽维尔·迪斯利博士解释,比较新旧技术不能确定一种设计理论是否更快。
Aerocoach 生产套件并提供空气动力学测试。“问更纤细的管材是否更快,与碟刹和圈刹谁更具空气动力学的争论类似。
问题是不能真正比较,因为碟刹自行车的技术远超圈刹。”
他进一步阐述:“没人在圈刹自行车上投入与崔克 Madone SL 相当的资金,所以难说圈刹现在是否能更快。
若深入研究,圈刹与碟刹自行车相比或许更具空气动力学。
因为大家已远离空气动力学管材形状概念,工程师也停止开发此概念。”
以圈刹 Canyon Aeroad 为例,它甚至没有一体化车把
若将旧款粗管材与新款自行车更新组件和特性结合,可能得到更快的整体系统。
不计成本的自行车产品线什么样?
作为著名空气动力学轮组、车把和骑行者优化教练生产商,迪斯利和 Aerocoach 团队在让自行车赛车手更快方面颇有经验。
若预算无限,要在职业水平获胜,会设计什么自行车?
即有没有一辆自行车在所有道路场景中都最快?“预算无限的话,会为车队准备三种公路自行车。
有冲刺自行车,专注空气动力学,虽要舒适但使用场景特定,在平坦赛段以 45/48 公里/小时骑行,冲刺终点需比他人更低阻力系数才能获胜。
接着是‘全能自行车’,类似 Tarmac SL8。若可以,会更偏向空气动力学优化,同时舒适且在长距离赛段真正可用。
最后是纯粹爬坡自行车,设计得尽可能轻,在正确地方有高刚度。”
这背后原因在于职业比赛中差异产生之处。
职业选手在 250 瓦(有氧功率区)时节省 3%功率,身体压力远低于在最后爬坡以 450 瓦节省 1%功率。
差异虽小,但对职业选手可能是胜负关键。从怀疑角度看,采用“全能自行车”可能是因自行车行业在与新冠疫情库存过剩作斗争,希望减少车型数量降低生产成本。
毕竟,自行车品牌也是企业,一辆适合更多用户的自行车比一系列定制自行车成本更低。
现代自行车对大众更好吗?
普通人是购买自行车的人。即使迪斯利不认为“全能自行车”对职业选手是绝对最快选择,那对消费者是最好的吗?“骑行品质”一词在此出现。塞尔韦说:“一般来说,远离深管材截面可减少自行车组件总表面积从而减轻重量,表面积越小材料越少重量越轻。
这有助于改善骑行特性,让自行车感觉更灵活。
更具体地说,远离深管材形状使管材有更圆形横截面,如下管,对刚度、重量和骑行特性有积极影响,直接转化为更好的骑行感觉。”
虽有人将速度置于首位,但更轻更舒适的自行车对大多数人更好,因更愉悦的骑行体验甚至可能更快。
如今自行车有更宽轮胎间隙和更多提高舒适性的车架技术,对消费者是正确方向。
它们也不慢,至少普通人很难找到现代超级自行车的极限。它们是否是行业能制造的绝对最快机器是另一问题,但要销售出去,自行车也必须实用。
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