雨天請放慢腳步 新浪用車解析輪胎排水原理
新浪汽車訊 輪胎對一輛車到底有多重要？它影響著車輛的的操控感覺，舒適程度，噪音大小，越野能力，油耗等等，當(dāng)然還有下雨天的行車安全。下雨天減速慢行是經(jīng)驗之談，但是為何要慢行？如果只是濕滑的路面減小的輪胎對地面的摩擦力，那么輪胎的花紋設(shè)計完全可以更加簡單。
在雨天，輪胎的排水功能是怎樣來實現(xiàn)的呢？那種花紋的輪胎排水效果更好呢？這是我們文章的重點，要弄清楚這點，你需要知道輪胎是怎樣來進(jìn)行排水的。
輪胎排水溝槽的形式
仔細(xì)觀察輪胎的花紋你會發(fā)現(xiàn)，有些花紋相對比較深而且分布的面積相對大，這些“溝”就是輪胎的排水槽，排水槽可以是很多樣式的，可以是封閉或半封閉的縱向直線花紋，也可以是曲線花紋，還可以是折線紋路，對于普通輪胎，起到主要排水作用的是中間的縱向條紋，他們比較深，呈均勻或者不均勻的分布。
兩側(cè)的橫向花紋也起到了輔助排水的作用
汽車在濕滑路面上行駛時，被擠壓進(jìn)輪胎花紋中的水會順著排水溝槽排出，保證了汽車在濕滑路面的正常行駛，普通輪胎除了這些主排水溝，兩側(cè)的橫向花紋也起到了輔助排水的作用。但是如果車速越來越快，積水越來越多，輪胎的排水溝槽也會出現(xiàn)飽負(fù)荷的情況。這樣很快車輛就會發(fā)生失控。
濕地影響輪胎的制動力
我們在濕滑的路面上實地測量了輪胎的制動力，這輛MG3的濕地制動距離是45.7米，而干地制動距離是45.3米，前提是這輛車使用了性能不錯的排水輪胎。
滑水事故的運(yùn)動軌跡
排水不但涉及汽車直線行駛問題，也涉及汽車轉(zhuǎn)向行駛問題，排水欠佳的輪胎會使汽車失去控制能力，從而對行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。我們的車輛高速行駛過程中制動，出現(xiàn)了嚴(yán)重的側(cè)滑，具體可見視頻中的介紹，這個路徑就是一起典型的濕滑路面引起滑水現(xiàn)象的的車輛行駛軌跡。那什么是輪胎的滑水現(xiàn)象呢？
輪胎的滑水現(xiàn)象
車速提高時形成水漂現(xiàn)象
當(dāng)輪胎在有積水的路面上滾動時，會擠壓積水層，與輪胎接觸的前部的積水會產(chǎn)生一定的壓力沖向輪胎，這個就和我們把手伸進(jìn)水缸里攪動水，會發(fā)現(xiàn)水會回饋手一個反作用力一樣。但是水對輪胎產(chǎn)生的這個動壓力與速度的平方成正比，當(dāng)輪胎的轉(zhuǎn)速再次提高，當(dāng)動壓力與輪胎的載荷相平衡的時候，這時候輪胎就完全是失去了與路面的接觸，漂浮在水膜上，失去與地面的摩擦力。
這種現(xiàn)場就是學(xué)術(shù)上的“滑水現(xiàn)象”
輪胎的滑水現(xiàn)象的三個階段
這種現(xiàn)象就很好的解釋了為什么雨天汽車更容易失控和打滑。在輪胎發(fā)生滑水現(xiàn)象前會經(jīng)歷三個階段，第一個階段是胎面與路面完全接觸，這時候水能夠順暢的通過輪胎排走，第二個階段胎面和地面不完全接觸，有大量水流散，但輪胎上仍然留有一層水膜，第三個階段就是水膜完全把汽車托住，離開地面。這三個階段的輪胎轉(zhuǎn)速也是不斷增加的。
發(fā)生滑水現(xiàn)象最低速度與輪胎內(nèi)氣壓的關(guān)系
如果輪胎上幾乎沒有花紋，我們可以根據(jù)公式得出不同胎壓下發(fā)生滑水現(xiàn)象的最小速度。
1968年Home得出最小極限水上滑行速度
式中 Vp——速度(km/h)；p——輪胎內(nèi)氣壓(kPa)。
如果按照普通轎車胎壓是220kpa來計算，發(fā)生滑水現(xiàn)象的最小速度大概是80KM/H,胎壓越高，臨界速度還會越大。
這只是最基本的臨界速度，影響臨界速度的因素多種多樣，這其中包括路面結(jié)構(gòu)、積水深度、輪胎氣壓、載荷、溝槽花紋形式、磨損程度、水的深度，水和泥等雜質(zhì)的混合程度。
這其中，排水溝槽的花紋和磨損程度是車主可以控制的因素。
各種類型輪胎花紋對濕地性能的影響：
縱向花紋擁有不錯的排水性能
對于普通輪胎來說，中間比較深的縱向花紋起到了主要排水的作用，大量的縱向花紋雖然擁有不錯的排水效果，操縱穩(wěn)定、噪聲低、熱量低，能提供良好的駕乘舒適感等特點，但是制動性能和濕地穩(wěn)定性能較差，而且在高負(fù)荷下容易出現(xiàn)開裂，所以，擁有大量縱向條紋的輪胎還不能夠提供可靠的濕地性能。
三道溝與四道溝花紋：
三道溝輪胎花紋
四道溝輪胎花紋
對于縱向的排水溝槽來說，溝槽的數(shù)量往往決定了其排水能力。就同一花紋輪胎而言，四道溝槽的設(shè)計在排水性能方面要優(yōu)于三道溝槽的設(shè)計，所以濕地性能性對要好。三道溝槽的設(shè)計比較四道溝槽來說接地面積要大一些，所以在耐磨程度以及操控性能方面相對有優(yōu)勢。三個還是四個排水線輪胎是各有千秋，主要是看客戶的需求。當(dāng)然不同輪胎，與排水線的寬度也很有關(guān)系的。不能僅憑3條或者4條判斷其排水能力的好壞。
羊角花紋：
橫向花紋補(bǔ)充了制動缺陷
為了增加制動力，設(shè)計師給輪胎增加了羊角花紋，寬大的羊角花紋還起到了輔助排水的作用，但是羊角花紋會導(dǎo)致更大的噪音。
有些輪胎在排水溝槽上設(shè)計了刀槽花紋，除了提供更強(qiáng)的抓地力外，這種尖銳的刀槽還可以劃破車輛在高速行駛時候的水膜，從而使車輛擁有更高的積水路段行駛速度。
非對稱花紋：
非對稱花紋的優(yōu)點
而縱向花紋也要經(jīng)過精心的設(shè)計，有些輪胎的縱向花紋是不對稱的，甚至是橫向花紋的位置也會不一樣，這是因為在車輛高速行駛時，對稱的花紋間距會使輪胎壓過柏油路面上的顆粒時所帶來的共振時間延長，而非對稱式布局則會在花紋接觸地面時將共振時間減少，因此非對稱布局花紋可以減小輪胎接觸面位移，有效降低滾動阻力。
開放式胎肩與封閉式胎肩：
封閉式外肩部和開放式內(nèi)肩
在不對稱的縱向花紋設(shè)計中，我們可以發(fā)現(xiàn)輪胎外肩采用了封閉花紋設(shè)計，其縱向溝槽未與橫向溝槽連通、排水性略差，但保證了良好的轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定性和精確的轉(zhuǎn)向響應(yīng)。輪胎這部分有更多的橡膠與路面接觸，即使是在轉(zhuǎn)彎時，也能提供更好的抓地力和制動性能。封閉式外肩部也意味著降低了輪胎行駛噪音。
在輪胎中央及內(nèi)部的胎紋提供了良好的水滑性和干路制動性。胎紋中央的寬環(huán)槽溝與斜槽組合最優(yōu)化了路面接觸徑向中心的排水。輪胎的開放式內(nèi)肩部能使水完全排出。這樣的組合可以兼顧了轉(zhuǎn)彎的操控性和排水性能。
縱向花紋的深度
對于縱向花紋的溝槽，雖然理論上越深排水能力越強(qiáng)，但是如果花紋過深，不僅會增加滾動阻力，還會影響輪胎的正常散熱，當(dāng)胎溫很快上升到極限值時，花紋根部有可能因受力和高溫的折磨而撕裂、脫落。如果把胎紋排水槽設(shè)計過淺，排水不暢又會導(dǎo)致水膜的形成。
波浪形的排水溝槽
當(dāng)然，排水溝槽不一定是筆直的，為了彌補(bǔ)縱向花紋的制動力和牽引力的先天不足，輪胎中會有一部分排水溝槽設(shè)計成了波浪的形狀，用來增加制動力，但是噪音也變大了。
單導(dǎo)向花紋：
單導(dǎo)向輪胎的優(yōu)點
還有一些是單導(dǎo)向的輪胎，胎面的花紋都是同一方向，加強(qiáng)中央排水槽讓行經(jīng)濕地時能快速排水，使?jié)竦匦阅鼙确菃螌?dǎo)向的更好，它的設(shè)計目的就為了專供高速行駛，強(qiáng)調(diào)抓地力，因此胎塊較大、橫切紋少，且特別。
單導(dǎo)向輪胎的安裝要注意方向
但是單導(dǎo)向輪胎的滾動方面是固定的，不能反向安裝，在單導(dǎo)向輪胎在胎側(cè)上面都有一個箭頭后面有一個Rotation,這個箭頭的指示方向就是輪胎的滾動方向，在安裝的時候可以參考這個箭頭。單導(dǎo)向輪胎操控性能很出色，但會導(dǎo)致胎噪較大；另外輪胎只能同側(cè)換位，如果反了，輪胎的性能會大打折扣。需要注意的是單導(dǎo)向輪胎不能左右更換只能前后更換。
塊狀花紋：
塊狀花紋輪胎的排水性能
再來講講排水性能很好的塊狀花紋輪胎，其輪胎花紋呈塊狀排列，當(dāng)車輛行駛在雪地或泥濘地面時，花紋深嵌入雪地或泥濘中，車輛借此產(chǎn)生驅(qū)動力。因此擁有非常好的驅(qū)動力和制動性能，同時，寬大的排水槽擁有非常突出的排水性能。
現(xiàn)在你知道了具備什么樣特點的輪胎才擁有優(yōu)異的排水性能，但是由于噪音、制動力、驅(qū)動力的要求限制，我們需要綜合自己的需求選擇合適的輪胎。
在濕滑路面上的安全車速：
擁有了排水性能不錯輪胎也不可掉以輕心，在車輛的行駛過程中，我們應(yīng)該注意這些問題。
1)車速越高其發(fā)生滑水的可能也就越高。所以在有水層路面上行駛時，降低行使車速，絕不能超速行駛；
積水越深，越容易產(chǎn)生滑水現(xiàn)象
2)擁有較強(qiáng)附著能力和排水能力的輪胎適合在積水路段行駛，但是積水越深，越容易產(chǎn)生滑水現(xiàn)象；試驗資料表明，在混凝土路面上，水層為5mm深時，普通輪胎在車速80km/h時，附著系數(shù)已降為干混凝土路面的1/4以下(這時的附著系數(shù)僅相當(dāng)于冰雪路面)，100km/h時附著系數(shù)幾乎降為零，這時汽車已完全飄在水面上了。對同樣的輪胎，水層為1mm深時，情況只是略好一點：車速80km/h時，附著系數(shù)降為干混凝土路面的1/2以下，100km/h時附著系數(shù)僅為干混凝土路面的1/8。這說明，即使是薄如1mm的積水層，在車速較高時也會造成慘重的車禍。
輪胎花紋磨損后，其排水能力也明顯減弱
3)輪胎花紋磨損后，其排水能力也明顯減弱。正確的做法就是讓輪胎始終保有合適的氣壓，并定期檢查胎面花紋，從國際的規(guī)定來說，如果輪胎使用正常的話，輪胎磨至花紋深度為1.6毫米時就必須更換。幾乎所有的輪胎在花紋深度為1.6毫米處有標(biāo)記，稱為胎面磨耗指示標(biāo)TWI。普通輪胎如正常使用，都能夠使用5-10萬公里。
4)部分滑水雖然不會使輪胎完全失去轉(zhuǎn)向控制，但是由于輪胎與路面的接觸面積減少，附著力下降較多，很容易發(fā)生側(cè)滑，引起交通事故。
5)車輛在濕滑路面上的制動距離增加，因此務(wù)必注意保持和前車的車距，根據(jù)車速的不同，最少應(yīng)保持兩個車身以上的車距，防止與前車發(fā)生追尾事故，如果后車跟車過緊，可以打開雙閃警示燈提醒后車。
6)不要寄希望于車內(nèi)的電子控制裝置，任何ESP、TCS、ABS、EBD裝備在車輪浮在水膜上的情況下都難以發(fā)揮作用，濕滑路面下，當(dāng)車速達(dá)到110km/h就足以致命了。
及時去除輪胎中的石子
7)如果車輛經(jīng)歷過渾濁帶有沙石的涉水路面，到達(dá)平地的時應(yīng)及時檢查胎面情況，去除被壓進(jìn)輪胎花紋中的沙石，保證輪胎排水性能的正常發(fā)揮。
如果車輛已經(jīng)發(fā)生了打滑現(xiàn)象應(yīng)該怎么辦呢？
如果您發(fā)現(xiàn)車輛開始打滑，請不要猛踩制動或猛打方向，這可能導(dǎo)致汽車進(jìn)入側(cè)滑狀態(tài)。將腳從油門踏板上抬起，直至車速變緩并重新獲得路感。如果您需要制動，請采取輕柔的點剎操作。裝有ABS的車輛可以自動進(jìn)行點剎操作，此時您應(yīng)該堅定而穩(wěn)定地踩下剎車。車身如果發(fā)生了側(cè)滑，在穩(wěn)定制動的同時，應(yīng)該順著打滑的方向轉(zhuǎn)動方向盤，可以抑制車身發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
在行車通過積水后，如果通過的積水很深使剎車片變濕，應(yīng)進(jìn)行數(shù)次輕微的制動以使剎車片變干，使之保持正常的制動效能。
總之，養(yǎng)成檢查胎壓和輪胎花紋的習(xí)慣，并且在濕滑路面慢速行駛才能避免事故的發(fā)生，當(dāng)然，挑選一個合適的輪胎更加重了安全的籌碼。
