空气动力学的重要性

路边小野草

空气动力学的重要性
汽车的流体力学已经成为了一项重要的学科，我觉得它甚至比船舶和飞机的力学要更难。因为船舶在水中只会遇到流水的阻力，而飞机飞到空中之后，只会遇到空气的阻力。但是汽车行驶在路上，即接受地面的摩擦力，同时也会遇到空气阻力。这或许也是为什么民航飞机，还有游艇的造型基本上都一样，但是跑车的造型却千差万别的原因吧。

目前，汽车越来越重视空气动力学技术，不管是超级跑车还是民用车都是如此。因为未来汽车的重量越来越轻，在高速行驶的时候需要用空气把汽车“按”在地面上，有利于行车安全。其次空气阻力的高低也与汽车油耗息息相关。第三，合理的利用空气阻力，还可以对发动机，刹车系统进行散热。因此，目前世界上各家厂商都非常重视空气动力学的研究。

目前在汽车领域，把空气动力学玩儿到极致的要数F1赛车，因为F1赛车的性能通常是以秒计算的，所以既要减小空气阻力，又要给赛车足够的下压力，提升性能，就非常重要。除了F1之外的其它赛车也会最大限度的利用空气动力学。
不过，赛车技术是很难全部用到民用量产车上的，因为民用量产车要考虑到空间还有实用性，虽然也会对空气动力学进行考虑，但是功能比较有限。
不过，目前还是有很多厂商使用了空气动力学零部件，不但能够提升新能。还能让整车的气质焕然一新，给人很强的驾驶欲。

Spoiler(扰流板)是用在保险杠下面，是让空气上下分离。它的结构是向外突出去的，可以做成不同的形状和角度。它的作用不但能给汽车一定的下压力，同时向上分离的空气还能通过进气格栅进去发动机舱，给发动机降温。

汽车的空气阻力有15%来自轮胎周边，Air Curtain(风幕)的作用就是尽可能的减小轮胎周边的空气阻力。它是通过前雾灯处的通风口将空气像后导流，在经过轮胎的时候，空气变得柔和，从而减少了阻力。当然这样的设计也可以使空气进入刹车系统，给刹车系统散热。

Air Scoop是减少空气流入车身下面，尽量多的把空气向上导流。并且在引擎盖上也设置了出气口，将空气引流。提供给车辆最大的下压力。通常这种赛车的马力很大，多出现在室内场地拉力赛上。

在最近几年新发布的豪华汽车，或者新能源汽车上普遍使用的主动进气格栅。顾名思义，主动近期格栅是发动机在不需要散热的时候，进气格栅关闭。使空气平缓的流过车头降低空气阻力。当夏季来临或者长时间行驶需要发动机散热的时候，进气格栅会自动打开。

Louver类似于百叶窗，主要的作用的调节风的方向。可以作为空调送风口，发动机散热口。之前，越是搭载性能强劲发动机的车型Louver的个数就越多。而现在，随着汽车设计，发动机技术的进步，使用Louver的车型逐渐少了，但是在兰博基尼等超级跑车上依然能够见到类似的设计。上图是1940年奔驰赛车上的Louver设计。

最近几年在很多民用车上出现了上面这种不起眼的小设计，它的作用一是让空气柔和的流动，二是利用空气压力提高稳定性，减小车辆左右晃动幅度。这种设计最早也是出现在F1赛车上，而最近丰田和雷克萨斯的民用车上开始使用这种设计。

Skirt(侧裙)的主要作用是对车辆侧面流动的空气，和车辆底盘下面流动的空气进行干预。在高速行驶的时候，抑制向上的升力。同时稳定住车身下面的空气流动，让底盘下面的空气不干扰车身侧面的空气。

NACA Duct简单来说就是赛车侧面的洞。它的作用是将空气阻力最小化，并且增大进气量。通常用在航空器和赛车上，在很多超级跑车上也能见到。这项技术从第二次世界大战期间开发，一直沿用至今。它的形状通常都是狭长的三角形，除了侧面以外，也用在引擎盖上。这样的造型最有利于空气的流动与提升进气量用于降温。

由于底盘的结构比较复杂，是一个不规则的形状，因此空气在此经过的时候，也是不规则的流动。如果车速很快，就会产生不小的噪音，并且提高风阻。现在的汽车普遍会将底盘做的平整，甚至会额外铺上一层护板以提高底盘的平整性。

一些新能源汽车上已经使用了气动轮圈和低滚阻的轮胎，气动轮圈可以降低车辆在旋转的时候带来的阻力。这样的轮圈在外观上比较平整，然后尽量不留缝隙。因此不太利于散热。这种轮圈可以出现在一般民用车上，高性能跑车是不太适合用气动轮圈的。

说到尾翼，这可能是我们最早对于汽车空气动力学了解的零部件了。很多车友为了让汽车变得有逼格，也会自己在车尾安装一个小尾翼。目前，尾翼也分成了固定式与可伸缩调节角度两种。第一种固定的尾翼，就是给汽车尾部一个下压力，同时干扰空气，让空气通过车顶之后直接向上流走。第二种可伸缩和调节角度的电动尾翼，比如布加迪等车型，当尾翼完全垂直的时候，可以帮助缩短刹车距离。

车尾扩散器主要的作用是使空气散发，防止车尾产生乱流。它的造型就是保险杠下方的隔板。它可以使通过底盘的空气迅速发散，流走。因为空气的快速流走，车底的空气压力变低，使得车身更好的贴住地面。扩散器也是F1赛车中率先使用的，现在已经普及到很多民用性能车上。

现在很多车型的尾灯故意做出了边角，并且这些边角的突起是高于车身的。其实它们的作用也是起到对空气进行导流。让空气向中间施压，减少像四周的扩散。这样可以提高车辆的稳定性。

最后一个车尾雨刷，它并不能够对汽车的空气动力学产生多少好处，但是它的作用却是因为空气。通常来讲，三厢轿车的后玻璃是没有雨刷的，通过后玻璃加热就能把水汽蒸发掉。这是因为三厢轿车有后备箱，空气通过后备箱流走，顺便就把水汽也带走了。但是coupe车型，或者两厢车型，SUV等。由于后备箱较短，或者没有后备箱。因此空气在车尾会形成涡流。这些涡流不会把水汽带走。因此就只能借助雨刷器了，这就是为什么三厢车没有后玻璃雨刷，而两厢车有的原因。