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當我們在談論汽車空氣動力學時,我們究竟在談論什麽?

說到汽車空氣動力學這個概念,對於大多數人而言,絕對是一臉懵逼狀態。不過,大家的茫然完全可以理解。因為汽車空氣動力學這個名詞概念,它可以歸類於汽車研發領域的範疇。當大家皆在談論一輛車的安全性、舒適性時,你在背後冷不丁的插入這麽話題,想必誰也無法從容接茬。既然這是個冷門且小眾的話題,那麽,為何今天我要對它展開一說呢?原因不難解釋,因為隨著汽車工業的不斷升級迭代,汽車與空氣動力學的結合越來越密切,它們兩者的故事愈發深入。於是,我決定給大家介紹一番。

不過,在說汽車空氣動力學之前,我們必須先繞回去介紹一下空氣動力學這個概念。首先,空氣動力學是力學的一個分支,它主要研究物體在同氣體作相對運動情況下的受力特性、氣體流動規律以及伴隨發生的物理變化。其次它也屬於流體力學的重要範疇,雖然空氣動力學的定義較為抽象,但是它的原理應用在我們身邊卻是無處不在。大到飛機以及各種飛行器,小到我們手疊的紙飛機、羽毛球乃至古代的羽箭等事物。它們身上都有空氣動力學的存在。

汽車空氣動力學

上面簡單帶過空氣動力學的概念,接下來就該汽車空氣動力學這個主角登場了。要說汽車空氣動力學具體研究的對象是什麽?坦誠而言,想要把這個話題展開說明白了,恐怕一千零一夜也說不完。簡單來說,汽車空氣動力學主要解決的是兩個問題。一降低汽車行駛時的風阻,從而讓車更省油;二增加汽車行駛時的下壓力,從而讓車跑起來更穩。你也可以理解為,這是一個想讓馬兒快點跑,還不讓馬兒少吃草的學問。對於這個矛盾的問題,總會有人絞盡腦汁來實現,且看賽車運動的王者—F1怎麽玩?

F1賽車作為汽車製造業領域的頂級產物,它更是把人類對於速度的追求推向極限。在以速度為王的追求下,任何一台F1賽車都堪稱是一款極致且純粹的速度機器!它背後更是把空氣動力學應用到極致,前唇、後擾流板、側擾流板、可調角度的尾翼等各式空氣動力學套件的應用。在這些套件的助力下,F1賽車可以在高速疾馳下跑得更快更穩。除了極具典型的F1賽車外,在民用的性能車乃至超級跑車身上,空氣動力學理論依舊顯得非常重要。

汽車空氣動力學之風阻系數

提及汽車空氣動力學理論,那麽風阻系數這個概念就不得不提。風阻系數是指通過風洞實驗和下滑實驗測試後得到的一個數學參數,通過風阻系數可以計算出汽車在行駛時的空氣阻力。風阻系數Cd=正面風阻力× 2÷(空氣密度車頭正面投影面積x車速平方)。由公式可以看出,風阻系數受車頭影響較大。所以說,Cd x A(阻力系數x 正投影面積)越小。這意味著汽車的空氣動力學性能越好。

根據相關數據統計;汽車風阻系數每降低10%,車輛的燃油效能就能提升7%左右。當車輛實際時速超過200km/h的情況下,此時空氣阻力幾乎佔到所有阻力的85%以上。因此風阻系數越大的車型,不僅會降低車輛行駛速度,而且還會增加油耗。這些數據對於研發超級跑車來說,可謂尤為重要。

那麽,如果我們能善用汽車空氣動力學,它能給我們帶來哪些好處?益處有三,一:汽車在高速行駛時,能把汽車牢牢“按”在路面上,這樣可以讓車更穩更安全。二:讓車變得更省油。第三:還可以對發動機以及刹車系統進行高效散熱。總之,玩好汽車空氣動力學,絕對是益處多多。

空氣動力學在汽車上的應用

1.流線式車身設計。回顧百年汽車發展史,汽車的外觀形狀從最早期的方形到流線型,再到超跑的棱角分明、低趴姿勢。我們可以明顯地看出汽車外形由方正逐漸變得流線而圓潤。這樣的外觀設計就是一種典型的空氣動力學優化,讓空氣經過車身時更加流暢,可以大大降低空氣阻力。另外,比如適量抬高車尾高度與向下俯衝的頂蓋設計、取消車門把手的凸起部分,適當減小前擋風玻璃傾角等設計。這些都有行之有效的優化空氣動力學的方法。

2.平整車身底盤。一個相對平整的車身底盤,能在一定程度上減小空氣阻力,並且能為車輛提供一個很好的下壓力;3.優化進氣格柵。關於汽車進氣格柵的功能,我曾在上一篇文章中詳細的介紹過。在汽車高速行駛時,進氣格柵在為發動機送氣和通風散熱的同時,巨大的格柵面積會直接增大汽車的空氣阻力。如果汽車配備的是主動式進氣格柵,可智能開合的格柵葉片,能有效的減少阻力系數,從而提高車輛的燃油經濟性。

4. 汽車尾翼。尾翼也被大家稱為擾流板,它最早應用在賽車車型上,後來逐漸出現在性能車或跑車身上。它的主要作用是為了減少車身尾部升力,可以在高速行駛時提供額外的下壓力。從而增強後輪的抓地力,讓車身高速情況下更加穩定和安全。當然,汽車上應用空氣動力學的地方還有很多,這裡就不一一贅述了。

總結:

近年來,一方面伴隨著世界石油資源的日漸枯竭,全球範圍內節能減排理念的推行。另一方面;隨著汽車研發日趨輕量化、以及消費者對於汽車屬性要求越來越高。使得空氣動力學在整車開發中的意義越來越大,空氣動力學理論在民用車領域的應用越來越廣。

如今,即便是自主品牌,部分車企都將空氣動力學作為一個單獨的研發屬性單獨來開發。不過,如果想要真正玩轉空氣動力學,並讓它與汽車完美結合,這依舊需要我們不斷攻堅克難。

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