Đối với xe bán tải trên đường cao tốc, khoảng 60% tổng năng lượng tiêu thụ đến từ lực cản khí động học theo nghiên cứu của SAE năm 2023. Điều này chủ yếu xảy ra do hiện tượng nhiễu loạn khí khi di chuyển với thùng xe mở. Dòng không khí đi qua những khoảng trống này tạo thành một xoáy áp suất thấp, giống như một chiếc dù vô hình lớn phía sau xe. Ford đã thực hiện một số thử nghiệm trong hầm gió và phát hiện ra rằng hiện tượng này thực tế làm mức tiêu thụ nhiên liệu tăng từ 7 đến 12 phần trăm khi chạy ở tốc độ 65 dặm/giờ, so với khi thùng xe được che kín đúng cách.
Hệ số cản (Cd) đo lường hiệu quả khí động học của một phương tiện, với các xe bán tải hiện đại có giá trị trung bình từ 0,45–0,55 Cd. Các nắp che thùng xe bán tải ba lớp cải thiện chỉ số này từ 15–20% (NHTSA 2022) thông qua ba cơ chế chính:
Các bài kiểm tra thực địa cho thấy các nắp này giảm lực cản không khí 550 Newton ở tốc độ 70 dặm/giờ – tương đương với việc tháo một tấm ván ép kích thước 4×8 ft khỏi nóc xe (UTAC 2023). Thiết kế gập ba đạt được hiệu quả này nhờ các rãnh dẫn khí đang chờ cấp bằng sáng chế, giúp tăng tốc dòng khí đi qua thùng xe, ngăn hiện tượng tách dòng hỗn loạn tại cửa đuôi thùng.
Các tấm che một mảnh thường tạo ra hiện tượng nhiễu loạn xung quanh các cạnh của chúng, nhưng thiết kế ba phần của tấm che xe bán tải này hoạt động theo cách khác biệt. Cấu trúc phân đoạn thực tế tuân theo những nguyên lý tương tự như cách cánh máy bay hoạt động về mặt khí động học. Mỗi phần ba của tấm che lần lượt hướng luồng không khí đi xuống dưới, nhờ đó giảm gần 40% hiện tượng tách lớp biên so với các tấm che phẳng thông thường, theo nghiên cứu từ WSU Aerolab năm 2023. Điều làm nên sự nổi bật của thiết kế này là khả năng duy trì luồng không khí trơn tru kéo dài gần gấp ba lần so với các loại tấm che xe tải khác trên thị trường. Đối với bất kỳ ai quan tâm đến hiệu suất nhiên liệu hoặc chỉ đơn giản muốn chiếc xe tải của mình trông thanh lịch hơn khi lái trên đường cao tốc, những cải tiến về hiệu năng này mang lại sự khác biệt rõ rệt.
Các bài kiểm tra đã cho thấy khi xe tải được trang bị ba tấm che thùng này thay vì để thùng mở, chúng sẽ giảm khoảng 18% lực cản gió. Theo nghiên cứu do SAE International công bố năm ngoái, điều này thực sự tạo ra sự khác biệt rõ rệt ở chỗ bơm nhiên liệu. Tài xế có thể kỳ vọng mức tiết kiệm nhiên liệu tăng khoảng 5 đến 9% trên các tuyến đường cao tốc khi vận tốc vượt quá 55 dặm/giờ. Điều làm nên hiệu quả vượt trội của những tấm che này nằm ở thiết kế của chúng. Nhiều tấm ghép lại với nhau giúp tạo ra luồng không khí trơn tru hơn nhiều khi đi qua xe, giảm hệ số cản mà các kỹ sư gọi là hệ số cản (Cd). Và đây là thông tin từ báo cáo của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ năm 2024 - gần một nửa lượng nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình lái xe trên đường cao tốc là do chính yếu tố cản này gây ra.
Các đơn vị vận hành đội xe báo cáo mức tiết kiệm nhiên liệu trung bình là 3,4% trên tổng quãng đường 8.000 dặm hàng năm khi sử dụng bạt che ba lớp – tương đương với việc tiết kiệm 71 gallon nhiên liệu mỗi xe tải mỗi năm ở mức giá diesel hiện tại. Các tài xế chạy đường dài ghi nhận lợi ích rõ rệt nhất:
| Điều kiện vận hành | Cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu (MPG) | Nguồn Dữ Liệu |
|---|---|---|
| Đường cao tốc (65 mph) | 6.2% | Phân tích đội xe thương mại |
| Đô thị/Chạy và dừng liên tục | 1.8% | Báo cáo tự nguyện từ chủ xe |
Các con số này phù hợp với mô hình khí động học cho thấy việc giảm nhiễu loạn phía sau buồng lái chiếm tới 92% tổng lượng nhiên liệu tiết kiệm được (Hội đồng Nghiên cứu Giao thông Vận tải 2023).
Các nắp bạt cứng thực sự mang lại giá trị Cd tốt hơn một chút, thấp hơn khoảng 0,02 đến 0,04 điểm so với loại mềm tương ứng. Tuy nhiên, cũng đừng bỏ qua các thiết kế ba mảnh vì chúng vẫn giữ được khoảng 98% lợi ích về khí động học nhờ các tấm panel được căng kín và bịt kín chắc chắn. Điều thực sự làm nổi bật những sản phẩm này chính là mức độ dễ sử dụng. Các mẫu gập mềm cho phép người dùng tiếp cận thùng xe bán tải nhanh hơn gần nửa giây so với loại cứng, điều này tạo nên sự khác biệt lớn khi cần lấy đồ nhanh chóng hoặc điều chỉnh hàng hóa nhiều lần trong ngày. Và đây là điểm nổi bật: chúng vẫn kiểm soát luồng không khí hiệu quả tương đương, đồng thời tiện lợi hơn nhiều trong các tình huống lái xe hằng ngày, nơi việc bốc dỡ liên tục trở thành một phần thói quen.
Tấm che thùng xe bán tải ba phần này kết hợp lưu thông khí tốt với tính hữu ích thực tế. Cách thức thiết kế loại bỏ những góc nhô ra khó chịu và các túi khí lộn xộn gây cản trở, nhờ đó giảm lực cản gió nhưng vẫn đảm bảo khả năng tiếp cận toàn bộ đồ đạc trong thùng xe. Những người lái dòng xe này nhận thấy họ có thể chuyển đổi linh hoạt từ chở vật cồng kềnh sang chỉ lái xe trên đường mà không cần phải lựa chọn giữa hai yếu tố. Đây là điều mà hầu hết các tấm che một mảnh tiêu chuẩn không thể làm được, vì chúng phải được tháo hoàn toàn mỗi khi muốn chất hàng cao vào bên trong.
Các tấm phân đoạn được trang bị bản lề chính xác cho phép nắp gập thẳng đứng lên phía khu vực buồng lái trong khi vẫn duy trì phần lớn hình dạng luồng khí ban đầu, ngay cả khi chỉ mở một nửa. Ngược lại, các nắp cuộn truyền thống thường phồng ra ngoài khi kéo về phía sau, tạo ra lực cản không cần thiết. Nhìn vào kết quả thử nghiệm gần đây trong hầm gió cho thấy điều thú vị về thiết kế ba phần này. Chúng giữ hệ số cản ở mức chênh lệch dưới 2% dù đóng kín hay mở một phần khoảng 50%. So sánh với các hệ thống cuộn thông thường, nơi mà hệ số cản tăng từ 6 đến 8% khi không được kéo dài hoàn toàn. Những khác biệt như vậy thực sự tích lũy theo thời gian và ảnh hưởng đến hiệu suất xe.
| Tính năng | Nắp Ba Gấp | Nắp Cuộn | Nắp Cố định |
|---|---|---|---|
| Giảm lực cản | 18–22% (đóng) | 14–17% (đóng) | 15–20% (đóng) |
| Tiện lợi khi truy cập | Mở một phần/toàn bộ | Mở hoàn toàn chỉ | Yêu cầu tháo ra |
| Bảo mật | Khóa vỏ cứng | Chất Liệu Mềm | Chặn toàn bộ thùng xe |
Các nắp che thùng xe bán tải ba phần tử có ưu thế vượt trội so với các lựa chọn khác vì được thiết kế đúng chuẩn. Chúng cần ít bảo trì hơn so với các cơ chế trượt, ngăn nước hiệu quả hơn các loại nắp cuộn đơn giản, và giúp việc chất dỡ hàng hóa dễ dàng hơn nhiều so với các thiết kế đặc kín. Điều này hoàn toàn hợp lý. Theo một khảo sát từ Automotive Accessories năm 2023, khoảng hai phần ba chủ xe bán tải đã chọn các hệ thống gập này khi xem xét cả tính thực tiễn lẫn tiện ích sử dụng hàng ngày. Phần lớn mọi người chỉ muốn một thứ gì đó hoạt động tốt mà không phải lo lắng, phiền toái liên tục.
Lượng khí đốt tiết kiệm được khi lắp nắp che thùng xe trên xe bán tải chủ yếu phụ thuộc vào cách người đó lái xe, loại xe họ đang sử dụng và loại nắp che mà họ chọn. Nghiên cứu cho thấy khi tài xế tăng tốc quá nhanh hoặc đi với vận tốc trên 65 dặm/giờ, điều này có thể làm tiêu hao khoảng 20 đến 30 phần trăm nhiên liệu sử dụng cho các xe lớn theo MDPI năm 2022. Các công ty đào tạo tài xế cách lái xe hiệu quả hơn thường đạt được mức tiết kiệm nhiên liệu cao hơn khoảng 15% so với những công ty không quan tâm đến việc đào tạo như vậy, theo ghi nhận của ScienceDirect năm ngoái. Đối với các xe không có tính khí động học cao (những xe có hệ số cản trên 0,45), việc lắp một nắp che thùng chất lượng tốt thực sự tạo ra sự khác biệt. Và thú vị thay, các xe mới hơn được trang bị công nghệ ngắt xi-lanh thực tế còn tiết kiệm nhiên liệu nhiều hơn nữa khi những nắp che này được lắp đặt đúng cách.
Các cấu trúc gập ba phần hiện nay thường sử dụng nhôm chất lượng hàng không hoặc các vật liệu composite tiên tiến, giúp trọng lượng tổng thể của chúng chỉ ở mức tối đa khoảng 40 pound. Điều này nằm thoải mái dưới ngưỡng giảm 2% hiệu suất nhiên liệu khi thêm trọng lượng vào xe. Khi lái trên đường cao tốc, những cải thiện về lực cản gió nhờ giảm nhiễu loạn thực tế đã bù đắp cho bất kỳ sự gia tăng trọng lượng nhỏ nào. Cấu tạo nhẹ cũng rất quan trọng trong môi trường đô thị. Giao thông kiểu dừng và đi làm tiêu hao nhiều nhiên liệu, đặc biệt vì các phương tiện nặng hơn cần nhiều năng lượng hơn mỗi lần tăng tốc từ biển báo dừng hoặc đèn đỏ. Vật liệu nhẹ giúp giảm thiểu những hao tổn hiệu suất này trong các chuyến đi làm hàng ngày.
Khi có khe hở giữa nắp thùng xe tải và thùng xe, sẽ tạo ra các dòng khí xoáy gọi là vortex, làm tăng lực cản từ khoảng 12 đến thậm chí 18 phần trăm. Những nắp thùng xe bán tải Threefold giải quyết vấn đề này bằng các mối nối có gioăng kín đặc biệt và các kẹp điều chỉnh được, giúp giữ mọi thứ kín chặt dù nhiệt độ thay đổi trong ngày. Kết quả? Không còn không khí bị hút vào khu vực thùng xe nơi gây ra những chênh lệch áp suất khó chịu. Và ai cũng biết điều gì xảy ra tiếp theo – hiệu ứng dù lượn đáng ghét xuất hiện, khiến xe tải phải hoạt động mạnh hơn và tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn, đặc biệt khi lái ở tốc độ đường cao tốc. Khá bực bội nếu bạn hỏi tôi.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ba loại nắp thùng xe bán tải thực tế có thể cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu trên đường cao tốc khoảng từ 5 đến 7 phần trăm khi vận tốc vượt quá 50 dặm/giờ. Điều này đã được xác nhận trong các thử nghiệm tại hầm gió vào năm 2021 bởi SAE International. Điều gì khiến những chiếc nắp này lại hiệu quả với tiết kiệm nhiên liệu đến vậy? Chúng loại bỏ hiện tượng được gọi là hiệu ứng dù. Khi thùng xe để mở, nó tạo ra rất nhiều vùng xoáy khí phía sau phương tiện, về cơ bản làm chậm tốc độ di chuyển. Thiết kế ba mảnh hoạt động tốt hơn vì chúng khít sát với buồng lái xe, tạo ra luồng không khí trôi chảy hơn. Các bài kiểm tra cho thấy thiết kế này giảm lực cản khoảng 0,08 điểm trong chỉ số hệ số cản so với xe không sử dụng nắp thùng nào cả.
Việc tiết kiệm nhiên liệu gần như không tồn tại trong những lần dừng và khởi động liên tục đặc trưng của giao thông đô thị, vì khí động học ít ảnh hưởng hơn nhiều trong những tình huống này. Theo một số nghiên cứu gần đây từ Viện Nghiên cứu Giao thông vận tải vào năm 2023, các tài xế chỉ đạt được mức tiêu thụ nhiên liệu tốt hơn khoảng nửa phần trăm trong điều kiện đô thị. Và cũng đừng quên cả những mẫu ba lớp cỡ lớn nặng ký này. Chúng ta đang nói đến các thiết bị có trọng lượng vượt quá 80 pound, điều này làm giảm đáng kể mọi cải thiện về hiệu suất do khối lượng dư thừa đó. Điều thực sự làm giảm hiệu suất chính là khi người dùng không lắp đặt nắp đậy đúng cách hoặc khi chúng bắt đầu xuống cấp theo thời gian. Rò rỉ khí do các gioăng kín bị hỏng sẽ hoàn toàn triệt tiêu mọi lợi thế khí động học mà những hệ thống này vốn được thiết kế để mang lại.
Một nắp thùng xe bán tải ba lớp chủ yếu cải thiện hiệu quả nhiên liệu bằng cách giảm lực cản khí động học, có thể giúp tài xế tiết kiệm nhiên liệu từ 5-9% trên các tuyến đường cao tốc.
Thiết kế ba lớp tuân theo các nguyên lý khí động học tương tự như cánh máy bay, giảm nhiễu loạn bằng cách hướng luồng không khí xuống dưới theo từng giai đoạn, nhờ đó giảm đáng kể hiện tượng tách lớp biên so với các nắp một lớp.
Nắp ba lớp thường nhẹ, thường được làm từ các vật liệu như nhôm chất lượng hàng không, và trọng lượng tăng thêm tối thiểu thường được bù đắp bởi lợi ích khí động học mà chúng mang lại.
Các tấm che bạt cứng mang lại hệ số cản thấp hơn một chút, nhưng các mẫu gấp ba mang lại lợi ích khí động học tương đương trong khi thuận tiện hơn khi cần tiếp cận thường xuyên.
Lợi ích có thể thay đổi tùy theo mẫu xe, thói quen lái và tốc độ phổ biến, nhưng nhìn chung, những xe có hệ số cản cao hơn sẽ được hưởng lợi nhiều hơn khi thêm một tấm che chất lượng.
EN
