当我们在谈论汽车空气动力学时,我们究竟在谈论什么?

说到汽车空气动力学这个概念,对于大多数人而言,绝对是一脸懵逼状态。不过,大家的茫然完全可以理解。因为汽车空气动力学这个名词概念,它可以归类于汽车研发领域的范畴。当大家皆在谈论一辆车的安全性、舒适性时,你在背后冷不丁的插入这么话题,想必谁也无法从容接茬。既然这是个冷门且小众的话题,那么,为何今天我要对它展开一说呢?原因不难解释,因为随着汽车工业的不断升级迭代,汽车与空气动力学的结合越来越密切,它们两者的故事愈发深入。于是,我决定给大家介绍一番。

不过,在说汽车空气动力学之前,我们必须先绕回去介绍一下空气动力学这个概念。首先,空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律以及伴随发生的物理变化。其次它也属于流体力学的重要范畴,虽然空气动力学的定义较为抽象,但是它的原理应用在我们身边却是无处不在。大到飞机以及各种飞行器,小到我们手叠的纸飞机、羽毛球乃至古代的羽箭等事物。它们身上都有空气动力学的存在。

空气动力学无处不在

汽车空气动力学

上面简单带过空气动力学的概念,接下来就该汽车空气动力学这个主角登场了。要说汽车空气动力学具体研究的对象是什么?坦诚而言,想要把这个话题展开说明白了,恐怕一千零一夜也说不完。简单来说,汽车空气动力学主要解决的是两个问题。一降低汽车行驶时的风阻,从而让车更省油;二增加汽车行驶时的下压力,从而让车跑起来更稳。你也可以理解为,这是一个想让马儿快点跑,还不让马儿少吃草的学问。对于这个矛盾的问题,总会有人绞尽脑汁来实现,且看赛车运动的王者—F1怎么玩?

F1赛车作为汽车制造业领域的顶级产物,它更是把人类对于速度的追求推向极限。在以速度为王的追求下,任何一台F1赛车都堪称是一款极致且纯粹的速度机器!它背后更是把空气动力学应用到极致,前唇、后扰流板、侧扰流板、可调角度的尾翼等各式空气动力学套件的应用。在这些套件的助力下,F1赛车可以在高速疾驰下跑得更快更稳。除了极具典型的F1赛车外,在民用的性能车乃至超级跑车身上,空气动力学理论依旧显得非常重要。

汽车空气动力学之风阻系数

提及汽车空气动力学理论,那么风阻系数这个概念就不得不提。风阻系数是指通过风洞实验和下滑实验测试后得到的一个数学参数,通过风阻系数可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。风阻系数Cd=正面风阻力× 2÷(空气密度车头正面投影面积x车速平方)。由公式可以看出,风阻系数受车头影响较大。所以说,Cd x A(阻力系数x 正投影面积)越小。这意味着汽车的空气动力学性能越好。

风洞测试

根据相关数据统计;汽车风阻系数每降低10%,车辆的燃油效能就能提升7%左右。当车辆实际时速超过200km/h的情况下,此时空气阻力几乎占到所有阻力的85%以上。因此风阻系数越大的车型,不仅会降低车辆行驶速度,而且还会增加油耗。这些数据对于研发超级跑车来说,可谓尤为重要。

那么,如果我们能善用汽车空气动力学,它能给我们带来哪些好处?益处有三,一:汽车在高速行驶时,能把汽车牢牢“按”在路面上,这样可以让车更稳更安全。二:让车变得更省油。第三:还可以对发动机以及刹车系统进行高效散热。总之,玩好汽车空气动力学,绝对是益处多多。

空气动力学在汽车上的应用

1.流线式车身设计。回顾百年汽车发展史,汽车的外观形状从最早期的方形到流线型,再到超跑的棱角分明、低趴姿势。我们可以明显地看出汽车外形由方正逐渐变得流线而圆润。这样的外观设计就是一种典型的空气动力学优化,让空气经过车身时更加流畅,可以大大降低空气阻力。另外,比如适量抬高车尾高度与向下俯冲的顶盖设计、取消车门把手的凸起部分,适当减小前挡风玻璃倾角等设计。这些都有行之有效的优化空气动力学的方法。

2.平整车身底盘。一个相对平整的车身底盘,能在一定程度上减小空气阻力,并且能为车辆提供一个很好的下压力;3.优化进气格栅。关于汽车进气格栅的功能,我曾在上一篇文章中详细的介绍过。在汽车高速行驶时,进气格栅在为发动机送气和通风散热的同时,巨大的格栅面积会直接增大汽车的空气阻力。如果汽车配备的是主动式进气格栅,可智能开合的格栅叶片,能有效的减少阻力系数,从而提高车辆的燃油经济性。

优化底盘

智能降阻进气格栅

4. 汽车尾翼。尾翼也被大家称为扰流板,它最早应用在赛车车型上,后来逐渐出现在性能车或跑车身上。它的主要作用是为了减少车身尾部升力,可以在高速行驶时提供额外的下压力。从而增强后轮的抓地力,让车身高速情况下更加稳定和安全。当然,汽车上应用空气动力学的地方还有很多,这里就不一一赘述了。

总结:

近年来,一方面伴随着世界石油资源的日渐枯竭,全球范围内节能减排理念的推行。另一方面;随着汽车研发日趋轻量化、以及消费者对于汽车属性要求越来越高。使得空气动力学在整车开发中的意义越来越大,空气动力学理论在民用车领域的应用越来越广。

如今,即便是自主品牌,部分车企都将空气动力学作为一个单独的研发属性单独来开发。不过,如果想要真正玩转空气动力学,并让它与汽车完美结合,这依旧需要我们不断攻坚克难。