全球最快跑车，加装火箭推进器的特斯拉Roadster怎样打破地表极限？
作者 / 叶方
编辑 / 王德芙
出品 / 汽车之心（微信 ID：Auto-Bit）
几天前，一段添加了特效的新款 Roadster 加速视频在国外的社交网站火了起来。
安装了 SpaceX 低温气体助推器的特斯拉新超跑，居然将本就相当恐怖的 0-60 英里/小时（即百公里加速）成绩从 1.9 秒刷到了极度惊人的 1.1 秒！
坐在百公里加速 1.1 秒的车上，你的感受可能是这样的：
这个成绩，也让不少网友高潮了。
凭借 SpaceX 的推进器，新款 Roadster 毫无疑问能拿到全球加速最快量产车的头衔。
即使没有这个变态的升级包，1.9 秒的加速成绩也能让它跻身世界最快跑车的行列。
好奇的你，可能还想知道：特斯拉是如何实现百公里加速 1.1 秒的？
最近，油管博主 Engineering Explained 利用牛顿力学的基本原理揭开了这背后的秘密。
事先声明，本文的结论并非臆想，而是基于 Elon Musk 不时在推特上透露的各种信息综合而来。
众所周知，加速与车重、轮胎、动力等息息相关，那我们先来弄清楚新款 Roadster 到底多重。
需要注意的是，Roadster 肯定不会像传统内燃机超跑那样减重到 1 吨左右，毕竟这款车带着大电池。
要计算出 Roadster 的车重，我们得依靠已知的几个数据，比如基础版 0-60 英里/小时 1.9 秒的加速能力以及 10000 N·M 的轮上扭矩。
在这里，我们要用到一个物理学公式：F = m x a。
其中，F 代表力，m 代表车重，a 代表加速度。
先来算算加速度：
60 mph=26.8 米/秒，鉴于其 0-60 加速只需 1.9 秒，因此 26.8=a x（1.9），由此推导出 a=14.1 m/s²，换算成 G 值则为 1.44。
知道了加速度 a，我们下一步要计算出 F。
在这里，我们要用上另外一个物理学公式，即 T = F x r。
其中，T 为轮上扭矩，F 为轮上牵引力，r 为轮胎半径。
从曝光的原型车图片来看，Roadster 前轮规格为 265/35 R20，而后轮则是 325/30 R21。
通过计算可得出其轮胎平均直径为 710 毫米（28 英寸），所以这里的 r 为 355 毫米。
将数据套入公式，即 10000 N·M=F（0.355），最终得出 F=28170 N。
接下来，我们就能算出车重了，带入上面所得数据可得 28170 N=m（14.1 m/s²），因此 m 车重约为 2000 公斤。
不过，想想搭载 100 kw 电池的 Model S，这个车重好像又有点不对。
因为性能版的 Model S 续航只有 350 英里（车重 2240 公斤），而 Roadster 官方则宣称有 650 英里续航。
至于 Musk 到底用了什么黑科技，可能要等量产上市后的拆解了。
SpaceX 推进器的安装位置
说完了车重，我们开始进入正题，讲讲 SpaceX 推进器。
作为一台超跑，Roadster 自然舍弃了两个后座，而腾出的空间则留给了高压气罐，里面的气体压力高达 10000 psi，车辆周围则设置了 10 个助推器。
那么，这套推进器的工作原理是什么呢？
原来，车里设置了一块专用电池来驱动泵，而泵则负责控制高压气罐，需要的时候就能通过助推器喷出高压气体，助推车辆提速。
现在问题来了，选装包的助推器能为车辆加速提供多大力？
要解释这个问题，我们需要用到另一个公式——F=G x ISP x m。
其中，F 代表火箭推力，G 是重力值，ISP 为比冲，而 m 则是质量流率。
鉴于公式里有 4 个变量，因此找到其中 3 个就能解开谜题。
但可惜的是，我们只知道重力值（9.81）。
从技术角度来讲，ISP 值主要基于设计和燃料。
一般来说，宇宙飞船的比冲可达 350s（用了化学燃料），而低温气体助推器最大则为 70s 左右（氮气最大为 73s）。
所以，这里的 ISP 我们暂时用 70s 来代替。
现在，想算出 F 值就差 m 一个变量了。
Musk 曾发推文表示，SpaceX 推进器开启的时候，能让 Roadster 保持悬浮状态。
所以，其推力至少等于车重乘以重力值，即 2000 公斤乘以 9.81 m/s²，也就是 20000 N。
当然，要想算上驾驶员和行李等，推力就得更大一些。假设为 21000 N，其向上的 G 值为 1.05。
那么，马力无限大就能加速快吗？
当然不是，一切还得看轮胎的抓地力，而火箭助推就没这个烦恼了。
说了这么多，我们还是先来算算加了 SpaceX 推进器的 Roadster 为什么能在 1.1 秒完成 0-60 mph 加速。
还是之前的公式：26.8=a x 9.81 x（t）。
这里的 a 为 1.44+1.05，因此 t（时间）为 1.1 秒。如果推进器超过 25000 N，那么其加速就能跑进 1 秒之内。
对于一辆超跑来说，速度能加的起来就得能刹得住。
借助火箭反推的话，Roadster 是不是刹车就更有信心了？
当然是！
目前刹车最强悍的保时捷 911 GT2 RS，60-0 mph 的刹车距离为 27 米。
经过计算，有了火箭反推助力的 Roadster 能在 14 米内稳稳的停下来。
是不是很疯狂？
一罐高压气体能助推多久？
那么，要实现如此强悍的性能，Roadster 的高压气罐里得存多少气体呢？
这里还是要用到 F=G x ISP x m 这个公式，推导出 m 为 30 公斤/秒。
也就是说，想用上火箭助推，每秒就要喷出 30 公斤的气体。
显然，一罐气最多也就够 Roadster 维持一两秒时间，毕竟它消耗太猛了。
如果想维持十几秒，那么车辆增重就会抵消一部分加速性能了。
当然，无论这个 SpaceX 推进器是否是炫耀专用，它对极限的冲击都让我们心生敬佩。
欧洲巨头们折腾了一百年的加速性能，被特斯拉在几年内彻底碾压，而且提升的还不止一点点——Roadster 的这个记录，几乎将最强性能车的成绩提升了一倍。
参考资料：
https://www.youtube.com/watch?v=4PRi4B1APj0&feature=emb_title
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