日报标题：作为「人肉驱动车辆」，自行车的功率和扭矩怎么样？ 无往，内向的小瘦子 哈哈，你们真会玩！ 不过，自行车作为典型的人肉驱动车辆（Human Powered Vehicle，HPV），要讨论它的功率扭矩其实也是蛮好玩的。 自行车一般装备的是人肉引擎（Human Engine，HE），一种很先进的发动机。 HE 有许多优点是其他动力机想都不敢想的： HE 燃烧生物质燃料，燃料适应性极其广，燃料来源可以参考我国大吃货省人民的食谱； 同时 HE 环境适应性好，并且无起动问题，对环境极其友好，污染物排放可以满足国 10，甚至国 100 标准都没问题。当然还有怠速时噪音低，有多个动力输出点等优点。 最重要，HPV 不用摇号！ 可见 HE 是非常优秀的动力源，广泛应用于 Human Powered 领域，也常常被用于 HPV 上。 我们通常用氧消耗率来衡量 HE 的燃油消耗，参考内燃机的研究方法，在不考虑混合动力自行车的情形，单单考虑常规人肉动力自行车的话，在自行车上 HE 的动力输出特性通常如下{1}: 我们可以根据扭矩功率关系，将上图转换一下，得到 HE 的万有特性曲线如下: 于是我们很轻松地可以从上图的灰色的等功率线，以及左边的扭矩轴大致得到 HE 的最大功率约为 500W，最大扭矩 80Nm 左右。当然我们也可以从图上的等氧消耗曲线看出，效率最高（氧消耗最低）的区域在 70-100rpm，40-50Nm 也就是中间值为 12 的蓝色线所圈的区域，此时功率约在 400W 左右。 自行车动力的最大或最优发挥，我们依然可以参考汽车动力学的方法来研究： 这里面就是包含了车的因素以及 HE 的因素，当然还有环境因素啦。 车的特性方面：车重，轮胎滚阻，传动效率，风阻，最大截面 HE 的特性方面：功率特性，重量等 环境因素：重力，坡度，风速，空气密度等。 比如，车方面因素的影响： 比如：发动机方面因素影响：经过精心调教的 First Class Athletes 系列 HE 发动机就要比一般调教的 Healthy Humans 系列 HE 发动机输出特性要好。根据 NASA 的黑科技研究成果{2}：一台经过一般调教的 Healthy Male 发动机，可以持续输出 200W 动力 1 小时，但却只能持续输出 400W 动力 1 min。 参考文献： {1} POWER SPLIT HYBRID CONFIGURATIONS FOR HUMAN-POWERED VEHICLES，IM Chen, CT Li, H Peng - ASME 2014. {2} "HPV science" D. G. Wilson,The Technical Journal of the IHPVA, vol. 24, 2003. 阅读原文
