轮组大比拼转 装备大比拼

鉴于2005和2006版的评测受到的热烈反响,我们决定延续这一系列,来帮助广大车友选择正确的轮组,而不致于被商家的宣传或是简单的刚性报告所迷惑.这些宣传和简单的刚性数据往往不能真实地反映轮组的实际使用性能.

我要提醒大家的是,轮组的性能取决于不同的实验方法得出的不同参数的共同体现.

破风能力,惯性和轴承滚阻等参数的重要性不亚于侧向刚性.但却很少有杂志评测提到它们.

我们下面所得出的数据是有德国Tour和最近的法国 L'Acheteur Cycliste 杂志所提供的.他们采用了同样的实验原理和模式,所以他们间的数据是可比的.

约有60到77对轮组参加了评测,我们希望这些数据能对你象对我们自己一样有帮助.本评测将分为以下五个部分.

第一部
空气动力学分析(风阻测试)
第二部
惯性
第三部
刚性
第四部
轴承滚阻
第五部
总结
空气动力学测试

风洞试验可以给我们对轮组的破风能力直观的了解.测量到的风阻是轮组在风洞中产生的尾流区(空气动力学术语,后面有图解)大小的合理的指标.
风阻这个重要数据是由直接胶合在一个支撑轮子的倒置前叉上的应力感应器测量出来的.
从这个装置,我们还可以得到其他一些例如侧向力和转动动量等数据.但在此我们不会加以分析,因为它们对风阻几乎没有影响.
试验原理

前轮固定在倒置的前叉上转动.风洞中的风速保持恒定.
风洞螺旋桨会对轮子产生一定的风压.风压可以被营利感应器记录,并被专用软件换算成克或瓦.
风(与轮子)的角度在0到35度间,这也是路面骑行的实际情况.其实,实际使用中大于15度(车速和自然风速的矢量和)的情况已经很少见了.我们根据在不同角度观测到的风阻值综合该角度的发生概率(译者按:下面那个图力的蓝色波形是高斯定理的概率分布,无兴趣的朋友请跳过,只要明白最后的风阻值是在不同角度测出的平均值就OK了.),得出了加权 平均值.

这个平均力被换算成了车友常用的瓦特,也就是在风速50KMH时,轮子所吸收的能量.
结果
实验结果是按英文字母顺序排列,我们也加入了轮圈高度和辐条数.


下面是按成绩的好坏排列的:

分析

(Oval水滴形,Blade扁形,Standard标准)



很明显,好轮子都趋向于刀轮(轮圈高)和少辐条的设计.注意使用Zipp轮圈的轮子特别的有效率,因为Zipp的曲线轮圈截面设计迫使风“滑”过其表面而不是局部滞留。所以Zipp轮圈造成的风阻较小,可以在高速巡航的时候省下你几瓦的功率。
水滴形和扁辐条的优势也是比较容易理解的。请看上图它们产生的尾流区都比普通辐条小。(译者:尾流越大阻力越大,空动学原理。)
Xentis TT ,HED , Sonic, MavicCosmis, Lightweight 16 辐条版, Shimano50mm , CP Bora ,等轮组依然拥有良好的空气动力性,虽然它们的轮圈截面只是简单的三角形或者象 MavicCCU 那样两侧稍微有点弯曲。
如果气流突然失速(译者:在接触轮圈后),特别是在低圈上,风阻就变得很明显,也就意味着在高速巡航时损失的功率也很可观。Mavic Ksyrium 和 R-SYS 就是个典型的例子,低轮圈和宽辐条的组合在高速时的效果就像是飞机减速伞。但是我们也不能因此就对它们嗤之以鼻,毕竟它们的设计理念不是建立在空气动力学的基础上的。类似的例子还有CP Hyperon ,Vento , Eurus,和 MavicAksium 等。
请注意有两个特殊例子。
第一,Shimano的 7850 C24 TU的 28mm深前轮圈。 16根扁辐条的拉法对一对一眼看上去是非破风的轮组来说,空气动力性能是相当不错的。
第二, 虽然前轮有 24根辐条,Speedcomposites 的成绩还相当不错。 26mm 的中高轮圈把风阻降低了不少。它的 20辐条版应该会更好。
我们手编的 Corima 圈/Tune 鼓 /20 条 DTAerolite 轮子的表现也相当不错,比 Fulcrum 的 Racing Speed 还好那么一点点。如果是和其它原厂轮组一样用 16 条编法的话,那结果应该会更好。
小结
暂时把惯性,轴承滚阻和侧向刚性放在一旁,高轮圈对低轮圈有着压倒性的胜利。它们在平地和下坡路段的优势更为明显。
对TT赛和平地赛段,高轮圈和少辐条是最佳选择。事实上做为一个标准公路轮,这也是个最佳选择。前轮(译者:不象后轮还有塔基飞轮)是纵向对称的。两侧辐条的包角大意味着侧向刚性高。所以减少前轮的辐条数完全不是问题。
轮组大比拼2008第二部分 ———— 惯性

第二部分我们将着重于惯性----轮组的另一重要性能指标。
惯性对轮组的表现有着举足轻重地影响,虽然如此,我们讨论它的时候还是必须把它和整车重量和骑手自重结合起来。
当我们从便宜比较重的轮组升级到昂贵比较轻的高档轮组后,车所需的滚动能量和直线移动能量都减少了,这就意味着车的加速性和操控性更好。下面我们来分析下总体性能到底能提高多少。


试验原理和设计

如图轮子被水平(通过轴)放置在架子上。一根已知惯性的铁杆连接着架子和轮圈,它起着一个扭力弹簧的作用。当轮子被放开后,将做(旋转)减谐运动。周期T 可以被测量和记录。
我们可以以此计算单位是g/m2 的惯性值。
为了保持测量结果(焦耳)的一贯性,我们将计算每对轮组从0 加速到 30 码所需要的能量。


对 w2 而言,轮子的角速度是以弧 / 秒记。 30kmh 相当于 24.54/s 。
对 v2 而言,直线速度是米 / 秒。 30kmh 相当于 8.33m/s
m 是质量,以公斤计I 则是惯性,单位是公斤 / 平方米


基本上来说,一个轮子从 0 加速到 30 码,所需的功被转换成 40%的转动能量和 60%的线速度能量。轮胎的选择影响也显著。使轮胎转动的能量往往占了总转动能量的一半以上,因为轮胎离轮轴最远:惯性是和到轴心距离的平方成正比的。

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有些开口胎轮组需要加10~20 克重的胎垫,也将影响总的惯性值。因为机械强度和结构的原因,要制造比开口胎轮圈轻的管胎轮圈并不难,但是因为轮胎重量不同,在特定的比赛场合,选择管胎或开口胎的重要性不亚于对轮组的选择。

我们在此次测试中用的是 235 克的组合(管胎或是开口胎 + 内胎 + 胎垫)

结果/分析
轮组按所需能量的不同被排列在下图中。


很明显,最新的超轻轮子,如: LewRacing, Lightweight, Tune KOM or Olympic Gold 和 Speedcomposites Sinus有着最小的惯性。它们需要最小的能量来加速。从 77 到 88 焦耳是第二集团, Mavic的 CCU比同集团的第二名还领先不少。这些都是很轻的车圈,有的甚至是刀轮,却有着比重或传统轮子更优异的加速性和操控性。

但是,我们也不能忽视侧风带来的影响:轻且深的轮圈的作用就像船帆一样。。。 Lew在辐条连接车圈的地方设计了一个“ lip generator ”(译者也不解,等下去看看 Lew的网站)来防止侧向气流停滞在轮圈表面,从理论上来说,这样的设计是可以减少“船帆效应”的。


Lightweight Ventoux, Reynolds KOM 或 Speedcomposites 的低车圈在很大程度上减少了侧风的影响。反过来说,光从空气动力学的角度上来看,它们会比较慢。。。但是,一对完美的全天候和全地形的轮组是永远不存在的。
对于比较传统,不那么高端的轮子,我们也有些看法。就拿这一档次的第一集团( 95~115焦耳)来说,它们大部分是碳纤轮圈: Mavic CCU, Shimano carbon,Campagnolo carbon, Ritchey, Fulcrum, Easton, Corima, Zipp, Sonic,Vuelta, Citec Carbon, Ambrosio 。这个集团中的唯一例外是 Mavic 的 R-SYS 。 Mavic 采用了低拉力的空心碳纤辐条( Mavic自称 TraComp)使轮圈所需的材料和惯性都减少了。这个集团里的基本上都是性能良好的轻量化较高端轮组。

115 焦耳以上集团就几乎都是合金轮组了,只有个别超深轮圈或高密度的碳纤轮。这个集团里的轮子大部分是定位在训练,通勤的级别上。但也有些例外,如Mavic Ksyrium, Specialized Roval 的价格会让人误解它们是高档的比赛用轮。事实上它们跟售价只有两,三百欧元的 AC420或 Shimano入门级别没有什么差别!嗯,在这里我们只是讨论惯性,但我们也期望这些大厂出的“高端轮组”的表现能在好那么一点。。。那些我们提到的“便宜货”的刚性和破风力还都过得去。


最后的 130 焦耳以上集团,跟前面几个集团的差别是很明显的,它们通常都是入门车用的耐久而结实的轮子如:Campagnolo Scirocco, Fulcrum Racing5 等。
性能提高了?
请再查阅前面的牛顿公式,我们可以计算出低惯性轮相当高惯性轮所省下的功。跟车重和骑手自重结合起来,线性能量高的多且远比转动能量来的重要。

例如:一个70公斤的骑手和一辆5公斤的车,加上一对LewRacing Pro VT-1 Tune 2007版和235克的管胎,总重量是75公斤。如果他换上MavicAksium Race,总重是76.74公斤(译者,不解,重量算错了吧,最多也就多八九百克吧)。忽略风阻,培林和胎的滚阻,第一种组合下骑手从0到30码要做功2649焦耳,如果耗时10秒的话大概是265瓦的功率。如果他得骑重一点的轮子的话,就要做2720焦耳的功,或是272瓦。也就是说Lews在低速加速时有7瓦的优势。我们选择极端的对比只是想说明我们的观点。很明显,如果我们从CampyHyperon换成Eurus,差距不会那么大(约3瓦)。
你可以看到我们测试的78种轮组的成绩:
(译者:最后一栏是指相当第一名0~30kmh,10秒加速的功率差)

ModelEnergy (J)*1Weight(g)Extra power (W)*2
Lew Racing Pro VT-1 2008 Tune version
748200,00
Lew Racing Pro VT-1 2007 Tune version778990,30
Lew Racing Pro VT-1 2006 WI version789240,40
Tune Skyline KOM 2006798850,50
Lightweight Ventoux Obermayer 2006819330,70
Lightweight Obermayer G1 2005 20/208410651,00
Lightweight Obermayer G3 2008 16/20849901,00
Reynolds KOM 20088510371,10

Lightweight Standard G3 2008 16/208610901,20
Roval Alpiniste SL Carbon 20088610391,20
Lightweight Ventoux DT 20088610391,20
Lightweight Standard G3 2008 20/208711031,30
Speedcomposites Sinus 2007 24/288710731,30
Tune Olympic Gold 20058810751,40
Zipp 202 20088910751,50
Reynolds DV UL 46 20089311641,90
Topolino VX 4.0 20089311691,90
Mavic Cosmic Carbone Ultimate 20079412052,00
Shimano WH-7850 C24 TU 20089612452,20
Campagnolo Hyperon 2006/20089712552,30
Ritchey WCS Carbon 20059712952,30

Corima - Tune - Aerolite 20079812452,40
Shimano WH-7801 Carbon 20069813052,40
Easton EC90 SLX20089812562,40
Zipp 404 20089912742,50
Sat Lite 5.8 200810013282,60
Bontrager Race XXX Lite 200810012962,60
Corima Aero 200710114552,70
Easton Tempest II Carbon 2005/EC90 Aero 200810113802,70
Fulcrum Racing Speed 2006/200810213502,80
FSA K-Force RD480 200810213542,80
Campagnolo Bora G3 2005/200810314002,90
Xentis Mark 1 200510314552,90
Bontrager Race X Lite Carbon Aero 200510514203,10
FRM FL-R 23 SD Aerolight 200610513353,10
Mavic R-SYS 200710513743,10

Zipp 808 200710714553,30
Fulcrum Racing Light 200810714013,30
Vuelta Carbon Pro WR 200610815103,40
Shimano WH-7850 C50 TU 200810914893,50
Shimano WH-7801 Carbon 50 200611015403,60
Sonic Hyper 50mm 200811014363,60
Corima Turbospoke 200611116453,70
Xentis Mark 1 TT 200711115943,70
Citec 6000 Cx Carbon 200711215043,80
Pro RC50 200811215963,80
Ambrosio X-Carbo 200511416554,00
CKT Splendor 200511515654,10
Bontrager Aeolus 5.0 200811815454,40
American Classic 420 200711915534,50
Mavic Ksyrium ES 200612015454,60
Xtreme Light Wheels 200712016094,60
A-Class ALX 440 SL 200712116164,70
Campagnolo Eurus 200612315904,90
FSA RD-600 2006

Spinergy Stealth Full Carbon C 200812516985,10
Citec 3000S Aero 16 rayons 200612716255,30
Citec 3000S Aero 200512916955,50
HED 3 200612919405,50
Shimano WH-R561 200712918045,50
Shimano WH-R550 200713018245,60
Easton Vista SL 200713117755,70
Specialized Roval Rapid Star Carbon 200713118475,70
Shimano WH-R560 200613218405,80
Mavic Cosmic Carbone SL Premium 200813218495,80
Mavic Ksyrium Equipe 200713318565,90
Fulcrum Racing 7 200713418736,00
Ritchey Pro 200713518766,10
Campagnolo Scirocco 200713618696,20
Fulcrum Racing 5 Evolution 200713718886,30
Campagnolo Vento 200713918836,50
Mavic Aksium race 200714119736,70
Mavic Aksium race 200614319656,90
Mavic Cosmic Carbone SL 200514319856,90
Ambrosio XXL 200814521087,10
Gipiemme Carbon 5-5 200514820407,40
Rose Aerospoke 2006

如果把235g 的轮胎组合升级成210g 的话,可以省 4焦耳,差不多是0~30kmh 10 秒加速的 0.4 瓦,不坏吧?


小结

由比较我们可以得出一些重要的结论。基本上说最佳方案就是两套轮组来应付不同的骑行状况。

- 第一套是便宜的合金轮。请注意大部分大厂出的高端合金轮并不那么贵(译者:不解,可能是笔误)。但是它们出的那些入门级的合金轮在破风和惯性上几乎没有优势可言。举例说明:Campy 的 Eurus或 Mavic的 Ksyrium ES(都在 900欧元左右)对Shimano WH-R561 ( 300 欧元以下)的优势接近于 0 。就算在破分性能方面,我们在第一部分里已经证明了这些昂贵的合金轮组还不如那些入门级的。。。
- 第二套,碳纤轮组。把从第一套轮组省下的钱花在这里。性能的提高是很明显的。一套轻而高轮圈的轮子可以帮你省下不少的功率。从95 到 115 焦耳组里挑选,或者资金充裕的话从 95 焦耳以下的集团里挑。那些手编的轮组往往有最高的性价比。
最后,别忘了轮胎!它们对总体性能的影响是很可观的:它的滚动惯性占了轻轮的滚动惯性的一半,它还带来了同样重要的滚阻上的差别。




  

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