高速通过弯道时两驱车与四驱车的安全性

1、基本概念

附着力：接触面所能提供的最大抓地力，其量值等于车重与附着系数的乘积，相当于物理中的最大摩擦力。附着系数与接触面材料、接触面积、行车速度有关。干燥水泥路面的附着系数为0.7-1.0，潮湿水泥路面的附着系数为0.4-0.6，冰雪表面的附着系数为0.1。

抓地力：由地面提供，阻止主动轮原地打滑的切向力，作用在主动轮底部，它抵消行车阻力和惯性力、驱使汽车前行。相当于地面摩擦力，其最大值为附着力。

驱动力（牵引力）：为获得抓地力，由发动机驱使车轮转动所施加的力。

驱动力小于附着力时，抓地力等于驱动力，临界情况下，抓地力等于附着力。驱动力大于附着力时，抓地力等于附着力，车辆除了滚动外，还有滑动。滑动包括车轮原地打滑和滑行运动，视具体情况而定。考虑地面最大附着系数为1.0，最大抓地力为车的重量，也就是说，车辆从地面所能获得的最大驱动力为车体重量。

2、带驱动的独轮车过弯道

杂技中有独轮车表演，蹬踏时，独轮车获得驱动力。考虑独轮车在半径为R的圆弧上行驶：

车辆行驶中有阻力、加速时有切向惯性力、转弯时还有法向离心力。要保持车辆在曲线上正常运行，必须通过地面获得相应的抓地力（也就是摩擦力）。如上图所示，切向力为Ft，法向力为Fn，两者的合力为F，F是维系独轮车圆周运动所需要的外力。当附着力大于合力F，也就是说地面能够提供足够的抓地力，车辆会沿着轨迹的切线方向行走（纯转动）。当附着力小于合力F，也就是说地面提供不了足够的抓地力，车轮除了转动外，还会打滑（切向力不足）。同时，车辆向圆外切线方向行驶（法向力不足），从而偏离原来轨迹。结论：附着力不足时，车辆滑动，由离心力的作用向圆外行驶，寻求更大曲率半径的轨迹。

3、车辆侧倾：

不论前驱、后驱，还是四驱，侧倾与车的纵向没有关系，考虑车辆在弯道上行驶（右拐），有离心加速度an和离心力Man，当左轮A抬起时，整个车可能以右轮B的着地点O为支点发生侧翻。设轴长为L，车辆重心高度为h，侧倾条件为：Manh>MgL/2  或Man>MgL/2h。对于中大型SUV，取L=2， h=0.5，则有Man>2Mg。就是说，离心力大于车重的2倍，发生侧翻。要维持圆周运动，必须由地面提供大小相等、方向相反的向心力。实际上，由于附着系数的最大值为1.0，地面无法提供如此之大的向心力，圆周运动无法维持。这样，只能出现两种情况，1）高速运行紧急转向直接导致翻车；2）弯道上加速过界时，车辆发生滑移，增大曲率半径而偏离轨道。

4、前驱车过弯道

前驱车的动力在前轮，后轮只是被动的拖着走，如图所示。当合力大于附着力时，前轮不沿方向盘方向走，而是沿合力方向走。表现为车辆在弯道中的实际转向角度比前轮的转动角度小，也就是前轮出现了向外侧的滑动。这种现象称为转向不足，俗称“推头”。在日常生活中，通常因为转弯时车速过快、或者转弯半径太小导致了弯道中车头转不过来，车辆失控而冲向路边。

5、后驱车过弯道

后驱车的动力在后轮，前轮只是被动地推着走，如图所示。当合力大于附着力时，车辆不能沿既定轨迹走，而是沿合力方向走。表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度大，也就是后轮出现了向外侧的滑动，车辆原地打圈则是过度转向的极端情况。这种现象称为转向过度，俗称“甩尾”。在日常生活中，通常因为转弯时车速过快、或者转弯半径太小导致了弯道中车尾甩出，极限情况可以调转车头。当然，如果控制的好，可以利用甩尾实现“漂移”。

6、四驱车过弯道

由于四驱车是由四个车轮分担整体驱动力，分配到每个驱动轮上的驱动力比前驱车或后驱车都要小，以同样的速度通过同样的弯道时，每个车轮上的合力比两驱车要小，完全有可能小于附着力。这样，车辆可以沿着指定轨迹行走，不出现推头和甩尾现象，这就是为什么四驱车通常要比前驱和后驱的过弯能力强的原因。

当然，四驱车在弯道上过快转弯，也会发生转向不足；速度够快，猛打方向，同时刹车，也会发生转向过度。其实，汽车完全靠四条轮胎与地面之间的附着力来保证行车的安全，在转弯的时候，不论两驱还是四驱，要想安全，就不要超越那有限的附着力界限，就不要让汽车有太大的离心力，归根结底就是不要让汽车速度太快。