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自行车之谜系列:为什么曾经都说窄轮胎快,现在却说宽的快?

2018-06-15 20:47:29 来源:万博体育全站app(天津)科技有限公司

近一个世纪以来,车手们都“知道”更窄的轮胎会滚动的更快。比如在上个世纪的把立鲁贝赛上的车手,即使使用了避震前叉,却依然还会选择20C的窄轮胎进行比赛。今天,我们已经从理论上获得了理论上的支持:更宽的轮胎由于接触面积更短,所以反倒会更快,因为它们在滚动的时候形变会更小。不过这也同样存在问题,在真实的使用情况下,实际更宽的轮胎,会有更低的胎压限制,这反过来就影响了宽轮胎在速度上的性能。所以这看起来很矛盾,如果你想骑得更快,还是需要相对窄一些的轮胎。

关于这个问题,《自行车季刊》在12年前就已经做了测试。由于他们是一家长途骑行主导的杂志,所以他们的想法是更窄的轮胎是否真的适合骑行者呢?如果更宽了轮胎会让车手的速度降低几个百分点,那么宽轮胎所带来的舒适性会否降低骑行者的疲劳感呢?这些额外的舒适性是否能在多日骑行中帮助我们提高效率,并最终比窄轮胎的平均骑行速度更快呢?带着这些问题,我们首先要知道,究竟更宽的轮胎会让我们损失多少速度。

真实路测:

测试中他们选择了相同型号下的三种轮胎宽度:20mm,23mm和25mm。首先测试结果很大程度上支持了上边的结论,那就是更宽的轮胎会更快。这不仅在相同功率的测试下,还是在下坡的测试中,都保持了同样的试验结果:更窄的轮胎会比更宽的轮胎慢。

不过当测试继续时,他们发现一旦轮胎宽度超过25mm,轮胎的性能就将不会再随着宽度而改变。同时在测试中他们还发现,从26mm开始到54mm,这些轮胎在真实路测中的光滑柏油路面上的表现非常接近,并不会因为轮胎更宽而失去任何东西。不过在崎岖不平的道路上,更宽的轮胎则一定会更快。

随着研究的不断深入,他们发现历史上其实曾经已经有人意识到了更宽的轮胎更快这一点。当充气轮胎刚刚发明出来时,Scorchers自行车就使用了款轮胎,因为它可以更好的通过颠簸的道路。20世纪20年代,法国杂志Le Cycliste的编辑Velocio发现,只要款轮胎的外壳足够柔软,它就可以像窄轮胎一样快速滚动。但是随后的几十年,这一切就都被人们遗忘了,因为赛车手们选择了更窄的轮胎来参加比赛。

为什么这一理论被重新提出经历将近一个世纪?

因为当时的车手认为窄轮胎会更快的主要原因有以下两个:

第一:实验室测试。在可控的试验条件下,那些更窄的轮胎消除了弹性损失。轮胎的形变更小,就像软尾车在踩踏时的悬架损失。当更窄的轮胎在更高的胎压下运行时,弹性更小,这意味着它们吸收的能量也会更少。也就是我们常说的泄力会更少。

不过当在真实环境下测试时,更窄的轮胎会带来更加剧烈的震动,从而造成更多的能量损失,这反过来抵消了上边提到到的降低弹性而获得收益。而这些震动所带来的损失,最终会被车手吸收。想象一下,一袋豆子被丢在地上,并不会反弹回来,因为能量都被转换成了豆子和豆子以及豆子和袋子之间的摩擦力。人体的工作原理也是相同的,研究表明,震动给人体带来的不适感越多,人体吸收掉的能量就越多。

第二:心里安慰(错觉)。通常情况下,当我们骑行的越快,我们自行车的震动频率就会越高,因为轮胎会以更快的速度通过不平整的道路。而且,更窄的轮胎,会让这种震动频率更高。所以,这会给我们带啦一种错觉,感觉更窄的轮胎会更快,即使它实际上并不快。给轮胎充上更高的胎压,可以快速的体验这种感觉,并让大脑误以为你的速度很快,但是如果你看一下你的码表,你会发现,实际上行并没有提高你的速度。相反,宽轮胎的震动较小,因此对大多数的车手来说会感觉很慢。

所以,近一个世纪以来,人们一直认为更窄的轮胎会更快,而且在试验测试条件下,它确实也更快。这没有理由让人们去怀疑它是否真的快了。在真实的道路测试中,当震动被车手和自行车吸收时,会减慢自行车的速度。

这一切意味着:如果你运行了更宽的轮胎和较低的胎压,则会增加的轮胎的弹性,但是却可以减少颠簸。两种效果相互抵消,速度将保持不变。就像上边测试中的26mm到56mm轮胎的路测结果那样。

这也解释了为什么更加柔软的轮胎外壳在性能上会更加优异:因为轮胎形变会更加容易,吸收的能量会更少。而且更加柔软的轮胎可以更好的吸收路面震动,减少了传递到自行车和车手的震动。所以,结合这两方面,更加柔软的轮胎外壳可以让你气得更快,而且更舒适。

空气动力性能

那么,更宽的轮胎在空气动力性能上的表现怎么样呢?许多车手认为更宽的轮胎会更慢,因为它们具有更大的迎风面积。在风洞测试中通过对比试验发现,25mm和32mm的轮胎之间的差异太小,而在真实的环境下无法可靠的测试出来差异。德国杂志TOUR使用仿真骑手建立了一个精密的试验装置,发现当正面迎风时,28mm和32mm轮胎之间具有相同的风阻系数。而在侧风时,较宽的轮胎则会稍微差一点。即便如此,更宽的轮胎在改测试中也仅有5W的功率损失,而减少的震动则可能会弥补这一损失。

在《自行车季刊》的长途测试中,当以19.3英里(29.5公里)的速度骑行在平整路面时,宽轮胎和窄轮胎之间没有速度差异。如果你的速度可以快得多,那么更宽的轮胎可能会稍微慢一点,但是差别会非常小,以至于这些速度差异会消失在你整个骑行中的各种环境和人为因素中。而反过来,如果你骑行的更慢,那么更宽的轮胎则优势将会更大。

那么旋转起来呢?

事实是更宽的轮胎确实是比窄轮胎会更重一点。不过这种差异要比很多车手想象的要小,首先轮胎所充气体的重量基本可以忽略,但是更宽的轮胎所使用的橡胶和材料确实要多一些。那么这样会不会让轮胎在加速的时候更慢呢?答案是:NO。原因也很简单,那就是自行车不会有很大的加速度。即使是职业自行车手的功率重量比也远远低于最慢的经济性汽车,所以就算是这样的汽车油门到底也无法产生足够的加速度把你压在座位上,何况车手呢?自行车的加速度不够快,而车轮重量的微小变化也不足以产生影响。这就是为什么职业车手中的冲刺型选手(车手本身重量更重)可以用更大的轮组获胜的原因。

UCI的规则中,对车轮尺寸的限制是直径最小不能低于55cm,但是车手们使用的700C轮组却比最低限制要大差不多10cm。如果车轮的重量以及影响和大多数的自行车运动员所想的一样,那么使用最小车轮尺寸的车手应该赢得所有的比赛。然而,尽管许多人曾经使用过更小的车轮,不过最终还是选择了700C轮组。这可能是因为更大的车轮由于其优化的旋转惯性而综合性能更好。

 

结论

这对我们来说意味着我们可以自由选择轮胎宽度,而不必担心性能。当然,这并不意味着一个宽大的全地形轮胎会像一个竞速窄轮胎一样。轮胎外壳的性能决定了公路车轮胎95%的速度,而另外5%则由胎冠的厚度决定。所以为了获得一个良好的性能,你需要一个外壳更加柔软的轮胎。

轮胎的宽度影响自行车的感觉,但不影响它的速度。如果你喜欢嗡嗡声,和地面给你带来的强烈回馈感,那么选择更窄的轮胎。如果你想要一个转弯和抓地力出色,即使在粗糙的路面上也可以快速通过,那么选择更宽的轮胎。

好了,本期内容就到这里了,我们下期再见。单车基械匠,每天给您带来更多新奇,好玩,有趣,实用的单车知识。