新浪试车科技浅谈车辆空气动力学设计

2、压力阻力

空气阻力随车速的增加而增大

研究表明，汽车在行驶时随着速度的增加空气阻力成为发动机主要需克服的行驶阻力。从上面的图表可以看出，当车速低于90km/h的时候车辆行驶的主要阻力是机械阻力，包括发动机内部的摩擦、轮胎与地面的摩擦等。而当车速超过90km/h的时候，空气阻力成为车辆需要克服的首要阻力。实际上机械阻力可以看作是一个常量，它的大小不随车速变化而变化，而空气阻力是变量，其与车速成正比，车速越快空气阻力越大。

压力阻力是车辆面对的主要空气阻力

在汽车上产生的主要空气阻力是压力阻力，包括迎面阻力和压差阻力。迎面阻力很好理解，就是空气迎头撞上车头而产生的阻力，这个阻力可以通过把车头设计成流线型来降低。压差阻力是空气流至车尾，车身的走势从逐渐扩大变成逐渐收缩，层流的空气在这里开始变成湍流，到车尾垂直平面的部分最为严重，产生了空气分离区，这个分离区里往往是负压，这个负压和车头的正压产生的压差形成了与行驶方向相反的力即压差阻力。

即使是跑车，尾部也有分离现象

压差阻力是比较难消除的阻力，理想的流线体都有一个长长的尾巴，使空气能继续沿表面流动而不分离。但是汽车显然不能这样设计，否则车长会是现在的两倍，而且为了实现最佳外形的这部分车体没有任何实际用途，就是一段空尾巴。最终工程师还是为了保证功能舍弃了最佳气动外形。

当今汽车车身的设计充分考虑到减少分离

为了减小压力阻力，现在的汽车外形设计的很流线，车头非常圆润。为了减少分离，车背都会设计的坡度很缓，让气流尽量沿平缓的车背流动减少分离。

飞机的前缘缝翼可将一部分底部空气引导至上表面，可吹散上表面的分离区

跑车尾部的扩散器也可以吹除车尾的分离区

因为车身外形无法改变，所以工程师利用从扩散器吹出的气流来清洗车尾，将车尾的分离区吹散。这种原理很类似于飞机的前缘缝翼和展向吹起技术。

汽车底盘往往是风阻重灾区

此外，车辆底盘也是风阻的重灾区。车辆外壳开起来非常的平滑干净，但是翻过车底恐怕会令你大失所望。各种裸露的管线和梁盒直接导致了底盘下气流的紊乱。

很多厂商开始重视底盘的降阻设计

封闭的非常完美的底盘

为了消除底盘的风阻，目前很多厂商都会将车辆底盘用塑料护板包裹，平整的塑料护板能够有效降低底盘的风阻。不过只有少数厂商会在车主看不见的底盘上下功夫，好的例子是，十万左右的紧凑家用车都有底盘护板。坏的例子是，绝大部分的车辆底盘都没有封闭，甚至是某些20、30万的“中高级”车。造成这种现象的原因是很多消费者根本不懂底盘护板的作用。

3、机舱阻力

不少空气通过进气格栅直接吹拂发动机，而发动机的造型很不流线

车辆外形流线不代表阻力低，特别是车头。因为很多空气并不是沿车头外廓流动的，不少空气都通过进气格栅吹进了发动机舱直接吹拂发动机和散热器。这俩东西方方正正空气阻力自然不小。这部分阻力约占汽车风阻的12%。

电子控制开闭的格栅可以降低内部阻力

为了解决这部分阻力有些厂家开始使用电子控制的可开闭格栅。电子系统会根据车速和发动机是否需要空气冷却来开闭进气格栅，当格栅关闭时气流不再经过发动机舱，这部分阻力消除。

4、诱导阻力

诱导阻力在飞机上是主要阻力之一，在汽车上表现得不是很明显。但是高速行驶的车辆也会产生一定的诱导阻力，约占车辆行驶阻力的7%。

诱导阻力在翼尖部分产生

诱导阻力对于飞机是空阻的大头

以飞机为例，诱导阻力是由机翼上下表面压差导致的，下表面的空气压力高会绕过机翼翼尖向上表面逸散，于是形成由下向上翻卷的漩涡，这些漩涡会带走能量。

汽车行驶时底盘下空气的流速与车体表面空气的流速不同，也会产生压力差，所以汽车上也存在诱导阻力。

翼稍小翼可以有效降低诱导阻力

为了消除诱导阻力，需要隔绝存在压差的两部分空气。飞机的解决方法是安装翼稍小翼，该小翼能平衡上下翼面间的压力差，减小翼尖涡降低诱导阻力。

汽车上有类似的设计来消除诱导阻力

同样的道理，在汽车上你也会看到很多伸出来的边沿，这些突出的边沿和翼稍小翼的作用相似，都是隔绝存在压差表面间的空气流动。

F1的尾翼上消除诱导阻力的设计非常明显

在F1的尾翼上可以看到更加明显的类似设计，其尾翼类似于机翼，上下表面的压力差很大。所以通过封闭侧面的方式消除诱导阻力。