近日,特斯拉Roadster的最新消息浮出水面,一张性能参数图引起了网络热议,high点也很简单粗暴,就是这个百公里加速成绩1.2秒,0-400米加速6.5秒的惊人数据让人浑身起鸡皮疙瘩。不仅如此,最高续航1300公里,最高时速可达430公里每小时。综上所述,刹那间,我有自己在看宇宙飞船的参数表的错觉。不仅如此,通过选装SpaceX低温气体助推器,这台车制动距离可以做到14米,这实在是太夸张了。今天我们就来看看这个地表最强的“宇宙飞船”是如何做到这样的成绩的?
这张图其实中间部分是标准的量产数据,而最后一列是选装了空气推进器的配置,凭借SpaceX的推进器,新款Roadster毫无疑问能拿到全球加速最快量产车的头衔。即使没有这个变态的升级包,1.9 秒的加速成绩也能让它跻身世界最快跑车的行列。欧洲巨头们折腾了一百年的加速性能,被特斯拉在几年内彻底碾压,而且提升的还不止一点点——Roadster 的这个记录,几乎将目前量产最强性能车的成绩提升了一倍。有一个算一个,量产车中决无对手。
#SpaceX低温气体助推器有多强?
凭借SpaceX的“火箭”推进器,新款特斯拉Roadster便拥有了可以百公里加速1.1 秒的恐怖加速能力。马斯克曾发文表示,SpaceX推进器开启的时候,能让 Roadster 保持悬浮状态。
如果你熟悉改装就会知道,马力无限大并不是提升加速成绩的唯一因素。一切还得看轮胎的抓地力,而SpaceX推进器就解决了这个问题。SpaceX推进器的特斯拉Roadster为什么能在 1.1 秒完成 0-100公里每小时的加速?我们从网上找到了一组公式,或许能说明问题:
60mph=26.8 米/秒,鉴于其 0-60 加速只需 1.9 秒,因此 26.8=a x(1.9),由此推导出 a=14.1 m/s,换算成 G 值则为 1.44。
知道了加速度 a,我们下一步要计算出 F。
在这里,我们要用上另外一个物理学公式,即 T = F x r。
其中,T 为轮上扭矩,F 为轮上牵引力,r 为轮胎半径。
图:SpaceX推进器的安装位置
从曝光的原型车图片来看,Roadster 前轮规格为 265/35 R20,而后轮则是 325/30 R21。
通过计算可得出其轮胎平均直径为 710 毫米(28 英寸),所以这里的 r 为 355 毫米。
将数据套入公式,即 10000 N·M=F(0.355),最终得出 F=28170 N。
接下来,我们就能算出车重了,带入上面所得数据可得 28170 N=m(14.1 m/s),因此 m 车重约为 2000 公斤。
而F=G x ISP x m。
其中,F 代表火箭推力,G 是重力值,ISP 为比冲,而 m 则是质量流率。
鉴于公式里有 4 个变量,因此找到其中 3 个就能解开谜题。
但可惜的是,我们只知道重力值(9.81)。
从技术角度来讲,ISP 值主要基于设计和燃料。
一般来说,宇宙飞船的比冲可达 350s(用了化学燃料),而低温气体助推器最大则为 70s 左右(氮气最大为 73s)。
所以,这里的 ISP 我们暂时用 70s 来代替。
现在,想算出 F 值就差 m 一个变量了。
SpaceX推进器的推力“F”至少等于车重乘以重力值,即 2000 公斤乘以 9.81 m/s,也就是 20000 N。如果要想算上驾驶员和行李等,推力就得更大一些。假设为 21000 N,其向上的 G 值为 1.05。
还是之前的公式:26.8=a x 9.81 x(t)。
这里的 a 为 1.44 1.05,因此 t(时间)为 1.1 秒。如果推进器超过 25000 N,那么其加速就能跑进 1 秒之内。
目前刹车最强悍的保时捷911 GT2 RS,60-0mph(约等于100公里每小时刹停)的刹车距离为 27 米。经过计算,有了火箭反推助力的特斯拉Roadster能在14米内稳稳的停下来。要知道100公里,1.2秒加速度,就可以是1.2秒减速度,十几米的刹车距离并不是空话。
最后:
要实现如此强悍的性能,Roadster 的高压气罐得存有大量的气体才可以,这里还是要用到 F=G x ISP x m 这个公式,推导出 m 为 30 公斤/秒。也就是说,想用上火箭助推,每秒就要喷出 30 公斤的气体。显然,一罐气最多也就够 Roadster 维持一两秒时间,毕竟它消耗太大了。
特斯拉Roadster有4座版本和2座版本,两座版本拆掉了后面两个座椅,而腾出的空间则留给了高压气罐,里面的气体压力高达10000 psi,车辆周围则设置了10个助推器。这台车设置了一块专用电池来驱动泵,而泵则负责控制高压气罐,需要的时候就能通过助推器喷出高压气体,助推车辆提速。(上文部分公式计算来自资料和网络)如果你是理工科并对此感兴趣,可以自己推导一下。
就从目前的信息来看,这款跑车的起售价为20万美元(141.384万元),与一辆配置中等的保时捷Taycan Turbo S大致相当。这台车有可能会于2021年在其弗里蒙特工厂生产。目前,该工厂正在生产Model S和Model X。
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