2020款雪佛兰Corvette评测——第1部分：复合材料打造的杰作

第2部分见“复合材料密集杰作：2020 Corvette 第2部分”。

备受期待的第八代雪佛兰Corvette（C8）来自通用汽车（GM，美国密歇根底特律），自2019年7月18日正式发布以来赞誉不断，今年早些时候开始商业化生产。新款Corvette Stingray敞篷版和轿跑版不仅因其美感、GM以不到6万美元美元起售价打造合法上路高性能中置引擎火箭——仅同性能中置引擎车三分之一价格——引人注目，还因其令人印象深刻的创新复合材料应用阵列，我们将在此及下月第2部分详述。

新发动机布局改变一切

GM工程初期设计即定中置引擎——八代Corvette首次采用此布局。“我们将前置引擎架构推向性能极限，转向中置引擎设计是提升已优秀车型、成细分市场领袖的合乎逻辑下一步，”GMCorvette执行总工程师Tadge Juechter解释。配Z51性能包，2020Corvette Stingray 0-60mph（0-97km/h）加速2.9秒，极速194mph（312km/h）。发动机后移影响重心、乘员相对位置、变速箱位置、底盘面板和后备箱设计。中置布局也给车身新区域带来更高工作温度和噪音。

“因中置引擎，我们必须另辟蹊径，”Corvette车身结构工程组经理Ed Moss解释。“起步就有无数讨论如何布局车身结构。一度一切摆上台面讨论各系统最佳设计制造方式。如辩论轮罩金属vs复合材料。若沿用C7复合轮罩，须粘接铰链柱（A柱），中置引擎车前轮紧邻A柱留极少包装空间。我们选金属。甚至短暂讨论金属vs复合车身面板。但用金属实现C8造型线经济不可行。”

“真正挑战是如何处理进气，”Corvette车身结构主管工程师Chris Basela回忆，解释需不同方法将冷却空气引入并流经自然吸气495马力6.2升V8发动机，扭矩470 lb-ft（637 N·m）。“尝试各种设计强迫空气走极曲折路径，产生不需要的涡流。与动力总成团队大量迭代开发最佳气流路径，因车需自由呼吸无阻力。还需接触空气箱并绕过后备箱空间。另一问题是乘员舱热和发动机噪音，因乘员不再坐在发动机后而是直接前方。特别关注客舱空气质量，因欧洲等地法规较C7时代已变，我们极力降低VOCs（挥发性有机化合物）。”

“甚至如何组装车也是挑战，”Moss补充。“前置引擎有长引擎盖大发动机舱，操作员在发动机舱内组装，甚至前保险杠梁已焊接。中置Corvette极短前段，车身构建过程中保持车头敞开，最后螺栓固定前保险杠。”

“在确保供应商能造零件、鲍灵格林（GM肯塔基Corvette装配厂）团队能装配前提下获得合适形状，是场平衡术，”Basela继续。“最终C7车身仅有一处复合材料延用。”此为2016Corvette开发的高韧性A级、1.2比重（SG）片状模塑料（SMC），用于新车多种外部封闭件。

车辆架构

四代（C5-C8）Corvette均采用三层多材料车身结构：车架，通常铝/钢混合——此次含碳纤维增强复合材料（CFRP）部件；车身结构，主要粘接复合材料以利用设计制造灵活性；加螺栓封闭件（车身面板），自Corvette1953年6月首发以来即为复合材料。这种分层混合结构不仅在大批量生产中提供高性价比轻量化——尤对此性能级车——还允许多车型变体低模具投资生产。事实上现款C8，GM仅用20套模具即生产基础版轿跑和敞篷所有A级复合车身面板（粘接内外板）。

Corvette始终采用开放式车顶架构，无论实际是敞篷还是固定/可拆卸车顶面板轿跑。因开放式车顶车通常刚度低于固定车顶车，每代Corvette工程重点始终创造最刚性基础以改善悬挂转向。历史上隧道（前置引擎车容纳变速箱传动轴）主导Corvette车身结构，是实现高扭转刚度关键。新Corvette实现更高刚度：去顶后C8车身比基准高性能中置竞品刚性高53.78%，比第二高性能中置竞品高29.27%，比C7高13.79%。两复合部件对车身刚度贡献大——一件直连车架（后保险杠梁），另一件连接底盘（下隧道封闭件）。

车架结构

C8车架主要铝合金，含一CFRP部件满足GM严格美元/公斤目标。对比C7全铝车架、C6多钢车架。

唯一直接安装车架并随白车身（BIW）经电泳防锈工艺（GM称ELPO）的复合部件，是独特CFRP后保险杠梁。此件增强车架刚度、贡献后碰性能。其弧形形状——得益于Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG（TTI，德国布雷默福德）开发的创新弧形挤拉工艺——使其匹配后部造型线、适配有限包装空间、贴近发动机舱热源保持尺寸稳定性。作为汽车业首个弧形挤拉部件（见CW 2020年5月刊完整特稿），中空双腔梁由Shape Corp.（美国密歇根大港）在TTI开发制造设备上生产。重仅1.3公斤，特征粘接/螺栓拖车钩眼可承受25 kN拉出力。

车身结构：A部分

C8车身结构组件几乎全为复合材料，车架经ELPO后粘接/螺栓连接。著名复合部件含结构底盘封闭件和地板——本期覆盖——及前后备箱、进气道、后围板和隔板——下月连同车身面板和饰件覆盖。

C8可拆卸下隧道结构封闭件兼作检修门，贡献车辆扭转刚度超10%，作为碰撞时主要载荷路径。此混合复合面板含三层玻纤预成型体。含连续/织造和短切/无序纤维，纤维体积分数（FVF）38%，每层堆叠顶底面层加面纱改善表面光洁度。玻纤预成型体夹两层Toray（日本东京）T700 12K标准模量碳纤维NCF双轴织物预成型体，FVF 21%，乙烯基酯（VE）基体。由Molded Fiber Glass Co.（MFG，美国俄亥俄阿什塔比拉）用专有PRiME（预置增强确保制造卓越）工艺生产，属液体压缩模塑（LCM）一类。

除后轮附近属发动机托架一部分的单个铝封闭件，其余底盘面板为压缩模塑SMC或注塑热塑性树脂。除其他益处，这些面板减少底盘湍流阻力、提升燃效、防潮尘石入发动机传动系。并为多内外饰接口提供尺寸基准。

低密度结构性SMC面板采用MFG开发新配方（40% FVF短切玻纤/不饱和聚酯（UP）树脂）。材料称“浮力”SMC，因各面板密度<1.0（平均SG=0.97）可漂浮水中。MFG生产车上所有结构SMC和LCM件。

车辆还采用混合地板，针对扭转弯曲和侧柱碰撞防护优化（接合门槛和隧道）。地板面板含舱内冲压铝板粘接路面侧1.5 SG复合板（60重量%连续织造玻纤/VE），经PRiME工艺生产。热粘接双层前，MFG用Ashland Global Holdings Inc.（美国特拉华威明顿）Pliogrip 9100聚氨酯结构胶清洁预处理材料。

所有直接粘接C8车架的复合部件先经激光烧蚀，此工艺由GM、MFG和Adapt Laser Systems LLC（美国密苏里堪萨斯城）为2016Corvette开发，改编自复合材料行业模具清洁法。激光烧蚀替代手工打磨，减少人工、时间、成本，消除粉尘、提高重复性。激光路径、攻角、能量可按各部件材料几何定制。为最大化制造灵活性，整个底盘含地板通过粘接和螺丝连接车架及自身。

CW 8月刊继续报道新Corvette复合材料创新，恢复车身结构级更多组件，以车身外板封闭件、额外饰件升级收尾。见第2部分。