隨著汽車在生活中越來越普及，汽車的低油耗以及高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性和安全性，都是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，然而這些都和汽車空氣動力學(xué)密切相關(guān)。今天將會為大家介紹汽車空氣動力學(xué)中不得不說的兩種關(guān)系。

風(fēng)阻系數(shù)和風(fēng)阻的關(guān)系



雖然，這是非常容易混淆的兩個(gè)概念。

但是，必須強(qiáng)調(diào)的是，它們有關(guān)系，但是絕對不等同。

談?wù)撘惠v汽車的空氣動力學(xué)性能通常會用到風(fēng)阻系數(shù)這項(xiàng)參數(shù)。例如，與氣流方向垂直的平板具有1.25的Cd值，目前市場上空氣動力學(xué)性能較好的量產(chǎn)車型具有0.25左右的Cd值。

然而，Cd值低的汽車卻不能代表它的風(fēng)阻低。

要評價(jià)風(fēng)阻大小，必須同時(shí)考慮汽車的正投影面積。 正投影面積是指從正前方觀察到的汽車橫截面積。

汽車受到的風(fēng)阻越低，在任何給定的速度下行駛所消耗的動力就越少。一輛全尺寸的汽車和其對應(yīng)的比例模型具有相同的Cd值，但是全尺寸汽車因?yàn)槠涓蟮恼队懊娣e，則需要更多的動力來實(shí)現(xiàn)加速。



以捷豹XJ6為例，新系列的Cd為0.38、正投影面積為2.06平方米，舊系列的Cd為0.44、正投影面積為1.98平方米。 因此新系列XJ6的CdA為0.7828，舊系列的CdA為0.8712。這意味著捷豹XJ6新系列相比舊系列來說，在任何特定的速度下都能用較少的動力來驅(qū)動，并且在相同的功率下會達(dá)到更快的速度。

雖然有可能某輛汽車的Cd很低，但是同樣難以彌補(bǔ)車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體風(fēng)阻的上升。

因此，比較汽車的風(fēng)阻大小，更準(zhǔn)確的對比參數(shù)是CdA（阻力系數(shù)乘以正投影面積）。

風(fēng)壓中心和行駛穩(wěn)定性的關(guān)系

氣流氣動力在汽車上的作用點(diǎn)，稱為風(fēng)壓中心。

由于汽車外型的對稱性，風(fēng)壓中心在汽車的對稱平面內(nèi)，但它不一定與重心重合，風(fēng)壓中心與重心的相對位置對于汽車的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

風(fēng)壓中心由汽車外形和風(fēng)向共同決定，可以看做所有“風(fēng)產(chǎn)生的力”都施加在這個(gè)點(diǎn)上。當(dāng)風(fēng)壓中心與汽車重心不重合時(shí)，風(fēng)力就相對重心產(chǎn)生了一個(gè)力矩。

如果是迎面吹來的風(fēng)，風(fēng)壓中心在重心的前面或者后面，那么車就會前仰或者后仰。通常情況下，前置前驅(qū)汽車其風(fēng)壓中心與重心接近，穩(wěn)定性較好；后置發(fā)動機(jī)的汽車重心往往偏后，因而風(fēng)壓中心可能位于重心前，俯仰力矩較大，穩(wěn)定性較差。

如果是側(cè)面來風(fēng)，風(fēng)壓中心有可能在重心的左前、左后、右前、右后等各種位置，帶來的影響就是除了前后仰，也會向左或向右轉(zhuǎn)，這就是側(cè)風(fēng)響應(yīng)帶來的不穩(wěn)定性。減少側(cè)向力可以通過設(shè)計(jì)使風(fēng)壓中心位于重心后；盡量壓低車身高度；處理好橫截面的流線形性，增加車寬等。

除此之外，風(fēng)壓中心和重心的相對高度也很重要。如果壓力中心遠(yuǎn)高于汽車的重心，那么側(cè)風(fēng)會使汽車滾轉(zhuǎn)，極端情況下可能使整個(gè)汽車翻個(gè)面過來。

因此，車型的外形設(shè)計(jì)都會盡量做到風(fēng)壓中心與重心重合，并且盡可能的使用類似楔形造型，以壓低車身前端，使車身尾部寬厚向上翹從而產(chǎn)生負(fù)仰角。



一些高性能賽車則通過搭載空氣動力學(xué)套件從而改變風(fēng)壓中心的位置，以提升高速行駛穩(wěn)定性。比如賽車中的固定式尾翼，就可以在高速行駛時(shí)增加下壓力，提高賽車的穩(wěn)定性。

氣動設(shè)計(jì)與開發(fā)的客觀限制

目前，車企在新車型空氣動力學(xué)性能開發(fā)試驗(yàn)時(shí)多使用全尺寸風(fēng)洞進(jìn)行。風(fēng)洞通過大型風(fēng)機(jī)產(chǎn)生一定速度的氣流通過車身，以模擬汽車高速行駛狀態(tài)。進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，工程師們可以通過風(fēng)洞與操作間的玻璃窗觀察整個(gè)試驗(yàn)過程。風(fēng)洞試驗(yàn)作為汽車開發(fā)試驗(yàn)中的“土豪”試驗(yàn)，高額的試驗(yàn)費(fèi)用讓很多車企望而卻步，只在必要的情況下進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。

除此之外，一些有效的空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)因?yàn)樵黾恿似囬_發(fā)成本，工程師們不得不放棄使用。比如，增加光滑的車身底板可以改善汽車空氣動力學(xué)性能，但同時(shí)也帶來了額外成本費(fèi)用，而且增加的底板也會影響車底部件的后期維護(hù)，因此很多車型并不會采納這樣的設(shè)計(jì)。

在其他情況下，如果汽車進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)，如果包含了太多較新穎或者對于用戶來說較為陌生的設(shè)計(jì)和功能，就非常有可能影響汽車后期的市場銷量。這也成為很多車企不敢輕易嘗試汽車造型或功能創(chuàng)新的一個(gè)重要因素。