改善汽车空气动力学

【汽车探索技术】大家都有过在大风天气下行走的经历，你走得越快，迎面的来风就越大，同时你的双腿迈得也越来越吃力，但如果你稍微俯下身子弯下腰，前行的阻力就会小很多，也就是风阻小了，这就是简单的空气动力学。

汽车也是如此，但汽车的速度要比走路快得多，同时汽车自身的体积也更大，在高速行驶或遇到大风天时，空气阻力将对车辆的加速性能、行驶稳定性和燃油效能产生巨大影响，因此，空气动力学就显得格外重要。

前面说过风阻，这是衡量空气动力学的一个重要标准。从本质上讲，风阻系数越小，汽车的空气动力学特征越明显，正面迎来的气流也就越容易掠过车身四周，并且整个过程很平滑自然。

为了克服这种前进阻力，几十年前的工程师们就为此开展了研究。于是乎，车身渐渐开始圆滑起来，从车头到车顶间的曲线也越来越自然，带来的好处就是更容易突破迎面气流的阻碍。

这点和钉子的原理是相相同的，钉尖很钝的钉子肯定不容易钉进去。还有一个例子，那就是水滴。水滴的下端是光滑圆润的，顶端则呈锥形。在水滴下落的过程中，空气从周围顺畅滑过。这与汽车一样，光滑圆润的车身使得空气从周围流过，减少了空气阻力。

空气动力学是一门艰深的度量科学，我们今天不去研究那些如F1前鼻翼般复杂的空气动力设计，而是来看看我们日常生活中所能接触的一些代表性民用车型，它们有哪些影响空气动力学的设计呢？

改善空气动力学的设计—日韩篇

特色设计：三角楔形的车身设计 代表车型：丰田普锐斯、本田飞度

作为目前普及率最高的混合动力车型，丰田普锐斯其当初的造型也曾饱受质疑，但是其却有着非常好的空气动力性能，要知道目前市场主流的车型风阻系数基本都维持在0.29左右，偶尔有优秀的能够做到0.27。而普锐斯这种三角锥形并且圆润的车体，能产生了0.25的风阻系数，再配合丰田潜心研究的混动系统，造就了普锐斯的百公里4.3L的综合油耗。

风阻降低10%就可以减少2.5%以上的耗油量，而普锐斯的诞生，就是为了燃油经济性。为了这一点，丰田尽最大可能减小了行驶时的风阻，比如特殊造型的轮圈、尾部的小尾翼、底盘上的数条扰流板等等，这些设计均是通过苛刻的风洞试验而获得的，不但能理顺气流、降低风阻，还能在高速时给车身制造合适的下压力，提升稳定性。

另一款日本小车-本田飞度也是如此，在造型上飞度运用了“MM”理念，即机械最小化。空间最大化，最终的造型设计就是车头相当的短而尖，与大尺寸的前风挡几乎合为一体，线条柔和平滑，虽然飞度车身较高，但仍有着0.29的低风阻和低油耗。

特色设计：外后视镜处扰流鳍片 底盘扰流鳍片 代表车型：丰田凯美瑞

先来看看新凯美瑞，丰田凯美瑞给我们的印象就是舒适好开，并且油耗也不高，这要得益于丰田对新凯美瑞设计的符合空气动力学的车身，整个车身风阻为0.28，是个比较低的数值。

由于丰田曾在F1领域摸打滚爬数年，虽说成绩不佳但也小有心得，比如丰田就在凯美瑞的外后视镜处装了扰流鳍片，作用是当风从外后视镜处掠过时，会在后方形成一段真空的负压乱流区，这对车辆高速行驶不利，而这个不显眼的扰流鳍片就能起到理顺乱流、减小负压的作用，这也是丰田从F1上得来的经验。

另外，凯美瑞就在车头和车尾下方装备了扰流翼，面积不大，但足以在车辆高速行驶时理顺车身气流，以降低车身的摆动，底盘上的数条扰流鳍片也能起到理顺气流，降低风阻的作用。

特色设计：流体雕塑的车身设计 代表车型：现代朗动、第八代现代索纳塔

托马斯.伯克尔，这个五十多岁的比利时人自从离开宝马，成为现代欧洲设计中心首席设计师后，从此现代的车型可谓获得新生，流体雕塑的设计让人大呼优美之余，其也巧妙地迎合了空气动力学。

所谓流体雕塑的设计理念，就是将液体的流动性和固体的雕塑感融为一体，大量应用跑车的线条和内部元素，使得车身整体呈现一种流水的自然感和雕塑的线条感。因此从中可以看出流体雕塑包含了许多自然元素，在高速行驶时，车身上凸凹有致的线条可以很好地引导气流，同时也能获得相应的下压力，在视觉美感和工业设计上达到了很好地融合。

改善空气动力学的设计—欧美篇

欧美是汽车工业的发源地，那里有着众多的高速公路和汽车赛事。在汽车的空气动力学方面也走在世界的前列。

早期的欧美车为了获得高速下的抓地力，非常注重下压力的存在，这点是和日本强调节油的设计是有所区别的，但是随着全球化的低碳环保，欧美人也开始转变了思想。

特色设计：较为平整的底盘、低风阻车身 代表车型：奥迪、奔驰 宝马等

欧洲的高速公路众多，德国甚至有不限速公路。倘若强大的气流穿过凌乱的地盘，则会极大的影响车身的稳定性，因此，很多欧洲车均很注重底盘的设计，最常用的手法就是尽可能地让底盘平整以便迅速的引导气流，避免不必要的干扰。

而具体实现的方法就是在底盘上覆盖大面积的护板，由于中央部分是排气管道的位置，为了确保散热而无法遮盖，因此护板主要集中在底盘的前后部和中央两侧，得到的效果就是高速行驶时流经车身底部的空气阻力大大减小，不仅能减小升力，确保稳定性，还能达到省油的效果。

但这种大面积的底盘覆盖设计有两个问题，一是重量；二是成本。前者可以通过采用树脂板等轻量化材料来解决，但后车由于牵扯到整车的价格，另外，只有中高速行驶时方能体现出这种设计的优势，所以此设计普遍存在于价位稍高，动力充沛的车型上。

同样，欧洲车厂对车身风阻的重视程度不亚于日韩厂商，不断地投巨资建设风实实验室以搜集车身数组，比如为了优化奔驰B级的空气动力学，奔驰的工程师们在经过了长达1100小时的风洞实验后，令其车身的风阻系数达到了非常低的0.26。

而在今年北美车展上首发的奔驰CLA，风阻系数竟然低至0.22，所带来的效应就不仅仅是省油那么简单了。由于行驶阻力的降低，整车在动态响应方面均得到了改善，比如转向和加速，轮胎等机械部分的磨损也会随之降低。

特色设计：进气格栅主动关闭系统、轮眉扰流板、车头下扰流板 代表车型：福特新福克斯、福特翼搏

福特近年的车型越来越有科技感，这与欧化的设计不无关系。近期大卖的新福克斯就运用了很多新技术。福特声称新福克斯经历将近1000小时的风洞测试，相比与老款，风阻大幅降低7.8%，为0.295，成为福特有史以来生产的空气动力表现最佳的车型之一。除了流线化的车身和合理的底盘设计，福克斯的进气格栅主动关闭系统也为降低风阻做出了贡献。

进气格栅主动关闭系统利用百叶窗式叶片，来控制经过格栅为冷却系统和发动机舱降温的气流，从而帮助新一代福特福克斯优化空气动力性能。

说简单些，就是车辆需要给发动机降温时，车头的进气格栅处的百叶窗就自动打开了，如果不需要则关闭，打开的角度范围是九十度至零度，其中包含了15种小角度，控制得很精确。

所以，当进气栅栏完全关闭时，气流就会很自然的从车身上方经过，不会冲入进气格栅产生乱流，风阻自然降低。同时在低温行驶时，关闭的进气格栅还能有利于水温的升高，使得引擎能较快进入工作状态，降低油耗和磨损。

因此，这是一项很好的设计，不光福特在用，其他很多车厂，比如宝马7系也装备了这种进气格栅控制系统。

首先，翼搏后轮眉的后侧有一片突出的树脂版，它的作用有两个，一是改善空气动力学，使翼搏高速行驶更加稳健；二是能有效阻挡泥水溅到车身上。

还有就是D柱上的秘密，翼搏尾部的D柱上覆盖了一块亮黑扰流板，上面细长的凸起也具有风动效应，也是为了让翼搏在高速行驶时能更好的理顺尾部气流，让行驶更加的稳健。

另外从图中也能看出福特翼搏在前保险杠下部有一圈黑色的包围，作用是引导流经车身底部的气流，为了能应付磕碰，翼搏所使用的材质为富有韧性的合成材料。这种设计倒是和通用的很多车型有相似之处，这也是下文将要提到的。

特色设计：车头下方扰流板 代表车型：雪佛兰爱唯欧、凯迪拉克SRX、别克英朗等通用车型。

通用的不少车型，在前保险杠下方都有一圈橡胶材质的扰流板，从别克新世纪开始，一直到现在的凯迪拉克SRX、别克英朗、雪佛兰爱唯欧等均是如此，虽然大小长短不同，但是它们的功能都是一样的，那就是在车辆高速行驶的过程中，起到理顺车底气流的作用，尽可能地让气流平缓的流过车底，提升整车的行驶稳定性。

当然这种设计也是有得有失的，那就是降低了车身的离地间隙，不过没关系，和之前提到的福特翼搏一样，通用的这圈黑色的扰流板也是橡胶材质，比较柔软，平时磕碰一下也无大碍，看来通用和福特早已将问题想在了前面，并很好的解决了它。

全文总结：文章已经接近尾声，但我还是要再强调一下，空气动力学是一项非常高深的学科，它关系到我们生活中的方方面面，小到我们走路，大到飞机起降。文章中所提到的这些牵扯到空气动力学的设计，无一不是经过长期的研发试验和工程师缜密的设计而得来的，同时现实生活中有此类特色设计的车型远远不止这些，请恕时间篇幅有限。最后，再次向为了改善车辆的点滴空气动力学而在研发一线奋斗的工程师们致敬吧。