造型的秘密 2017汽车设计72变合集(上)

二、汽车设计72变(15)能像风一样自由的学问（点击标题查看原文）

　　今天我们要说的汽车设计看不见摸不着，却无处不在，它就是空气。转化到汽车上就是汽车空气动力学。在这一个多世纪的汽车发展史中，它让汽车的外形发生了意想不到的转变。本期文章，我们就来了解一下空气动力学在汽车设计中的应用。这是一个经常被人们忽略，但却在能耗控制中扮演着重要的角色。

　　关于空气动力学，学术界给出的定义是这样的：“它是力学的一个分支，研究飞行器或其他物体同空气或其他气体在相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律与之伴随发生的物理化学变化。”简单来说，就是物体在运动时与空气接触而产生的各种力，这其中有些力是“好力”，但有些力就是“坏力”啦，它会阻碍物体的运动，也就是我们常说的“空气阻力”。

汽车空气动力学是空气动力学的一个分支，主要是研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律。（高考不考，无需掌握，知道就好。）

汽车空气阻力的计算公式

　　空气动力学设计对车辆行驶到底有什么影响？

　　看到这里不禁有人发问“空气动力学设计对车辆行驶到底有什么影响？”别着急，知识点这就来了，不论是民用汽车还是赛车，车辆的行驶阻力主要来自空气阻力和滚动阻力（就是车轮与地面接触产生的摩擦力）。而空气动力学设计对于降低风阻、提升车速、节约油耗、减少噪音和增强行驶稳定性等方面都非常重要。

让我来举个例子，当汽车以80km/h的车速行驶时，约有60%的阻力来自空气。而当车速攀升至200km/h，空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。足以可见，空气动力学设计对车辆有着巨大的影响。

　　风阻系数又是何方神圣？

　　目前我们了解一款车的空气动力性能的途径，主要来自厂商提供的车身风阻系数值。这个数据基本能反映出车身受空气阻力的情况，而风阻系数又是何方神圣？其实风阻系数（coefficient of drag，简称Cd）又称空气阻力系数，就是衡量空气阻力大小的一个数值而已，两者成正比！你也可以简单理解为，一辆车风阻系数越大，行驶时受到的阻力也就越大。

在全球量产车的风阻系数排名中奔驰CLA凭借0.22的风阻系数排名第一，随后依次为2016奥迪A4和奔驰新E级（风阻系数0.23），以及特斯拉 Model S（风阻系数0.24）。

　　怎样测试？

　　明白了什么是汽车空气动力学，以及它的具体作用之后，想必很多人对如何测试车辆的风阻系数感兴趣，那么我们就简单看看测试这些事儿。首当其冲的便是“风洞实验”，顾名思义风洞就是个洞，但这是一个可以随时制造风速的洞。

在风洞实验中，并不是直接用实车进行测试，而是先用小模型测试，这样不仅可以节省制作费用，还便于在发现问题后及时进行修改。

现代轿车为了减少空气阻力就必须要降低风阻系数。从50年代到70年代初，轿车的风阻系数维持在0.4至0.6之间。现在轿车的风阻系数一般在0.28至0.4之间。

　　流线型车身造型

　　流线型车身被认为是目前最佳的外观造型设计，近几年来，大部分汽车外观造型也都遵循这一规律。在设计时，尽可能保证了车身曲线的连续性，巧妙地运用曲线的特性，在符合美学要求的前提下进行汽车的空气动力学设计。

为了降低风阻，现代轿车的外形一般用圆滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线。比如侧窗与车身齐平、车底用平整的盖板盖住等，这些都是符合空气动力学的设计，并有利于降低风阻。

　　空气动力学套件力

　　细心的读者恐怕会发现，在介绍到某一款高性能车型时，最容易出现的字眼就是“空气动力学套件”。其中最常见的就是发动机盖导流槽、翼子板导流板、前后下包围、侧裙板等这些设计，它们能简单有效地引导气流，减小空气阻力。

发动机盖导流槽、翼子板导流板、前后下包围、侧裙板等这些设计，能够改善汽车局部气流状态，以达到减小空气阻力的效果。

　　尾翼（后扰流板）

　　我们见到的尾翼可谓五花八门、千奇百怪。不过它们却有着相同的特点：表面狭窄、水平面离开车身安装。不过现在很多运动车型甚至家用轿车也广泛采用了尾翼的设计，不过大部分民用车上的尾翼仅仅起到装饰作用，低速情况下大尾翼不但不会提供任何下压力还会增加车辆的负担。

汽车尾翼的外形很像倒置的机翼，其主要作用是使流经尾翼下端的气流的速度比流经尾翼上端的快，从而增加下压力。

　　尾部扩散器

　　扩散器一般位于车辆的尾部，它的主要作用是可以从车的下方抽走空气，疏导汽车尾部的气流，并且制造一定的下压力。

要想扩散器发挥出最大的效能，就要合理引导气流进入车头，配合平整的底盘以及适当的离地间隙，最终将气流引导至扩散器来加速气流流动。

　　总结：从无知到无畏，从走入误区到步入正轨，如今空气动力学已经不是航空航天领域的专利，而是现代汽车工业设计的重要考量标准。当然，今天说的只是汽车空气动力学的冰山一角，在将来的日子里，爱卡还会陆续为大家解开空气动力学的神秘面纱，敬请期待。