這是極駕客的第2184篇文章

“

風(fēng)阻系數(shù)要低，車也千萬別太丑

”

 

風(fēng)阻系數(shù)Cd，經(jīng)?？雌噮?shù)的你一定不會對它感到陌生。但要說出個中奧妙，你或許還需要看完這一篇才算入門。

 

首先，我們印象中的風(fēng)阻，似乎是迎面吹來的風(fēng)產(chǎn)生的阻力。但其實我們可以換一個角度去理解。

 

空氣產(chǎn)生的阻力又稱后曳(ye)力。

當(dāng)車子靜止時，車身前后空氣壓力相同；當(dāng)車子跑起來時，在車子后方區(qū)域，空氣并未及時補充，因此會產(chǎn)生真空區(qū)域（伴有渦流），使得車子前后氣壓不同，前方壓力和后方壓力之差，即為宏觀的空氣阻力。

 

風(fēng)阻系數(shù)Cd有什么含義？

在阻力計算中，有：

Fd=（A·u2·Cd）/2

其中：Fd-空氣阻力，A-迎風(fēng)面積，u-車速

也就是說速度一定，迎風(fēng)面積一定的情況下，阻力系數(shù)與阻力成正比。

 

可是在設(shè)計家用車的時候，設(shè)計師面臨著這一難題：如何在滿足空間、美觀等設(shè)計需求的同時，盡量降低Cd值，以獲得更小的風(fēng)阻，從而達(dá)到省油、增加續(xù)航能力的效果？什么樣的設(shè)計能最大程度降低Cd值？

 

初代甲殼蟲。這款老車造型圓潤，整個車身似乎是不會受到很大空氣阻力的。然而大眾工程師在風(fēng)洞中對它進(jìn)行了測試，阻力系數(shù)達(dá)到了Cd=0.48。

0.48這個數(shù)字讓人大跌眼鏡，同時拿去測試的老捷達(dá)，風(fēng)阻系數(shù)只有0.32?？梢哉f這兩項數(shù)據(jù)對比來看，顛覆著我們的印象流認(rèn)知。

一汽大眾-捷達(dá)

一個具有代表性的成功例子，是奔馳概念車Bionic 。這臺于2005年問世的“怪車”，其英文名“Bionic”意為“仿生“，因其在外形設(shè)計上模仿了箱鲀魚（音同“豚”）。這臺看起來笨笨的車，測試得出其Cd=0.19.

 

Mercedes-BenzBionic Car

箱鲀魚，這種生活在珊瑚礁里的小魚，經(jīng)歷了不知道多少年的進(jìn)化后，獲得了一項技能：在水中游動時，受到的阻力極小。這不難理解，在獲得相同食物的情況下，阻力更小的，能節(jié)省更多能量，同時逃生時動作更敏捷，生存下來繁衍后代的機(jī)會自然更大。

來自箱鲀魚的設(shè)計靈感

 

近些年和這臺Bionic有相似設(shè)計的，是Model X，風(fēng)阻系數(shù)Cd=0.24，在SUV中算是佼佼者。

TeslaModel X

從箱鲀魚那里獲得的的設(shè)計靈感讓工程師嘗到了甜頭。但其中奧妙似乎不容易說清。

 

Discovery深受荼毒，干了照貓畫虎的事。他們仿照高爾夫球，給一臺金牛座換上了“密恐患者終結(jié)者”套裝。確實，高爾夫球表面的凹坑可以制造一層“湍流”，創(chuàng)造潤滑效果，但這樣的設(shè)計不光看著難受，刷車也不要太費事。

有一家Fastskinz公司的研究人員把“鯊魚皮”披在車上進(jìn)行實驗。這看起來比高爾夫球坑靠譜一些，不過遺憾的是開銷不小但收效甚微。

 

來自大眾的工程師更加理性地設(shè)立了一個小目標(biāo)：造出一臺車，其名定為“Litre-1”，意為百公里柴油消耗量僅一升。

 

他們設(shè)計的這臺XL1，其風(fēng)阻系數(shù)僅有Cd=0.159。不僅如此，它身上的設(shè)計更加有跡可循。

2009VW XL1

XL1為了達(dá)到盡可能低的阻力系數(shù)，有幾項特別設(shè)計：

1.用攝像探頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)外后視鏡

2.后輪幾乎完全隱藏在車身內(nèi)，使氣流順利流過

3.車尾的小鴨尾造型，使尾部減少渦流的拖曳效應(yīng)

4.車底部幾乎純平

5.進(jìn)氣隔柵開口很小，減少“兜風(fēng)”

最重要的一點，是車身造型的流線形設(shè)計。

 

常見幾何體的風(fēng)阻系數(shù)

可見水滴自然下落過程中，被空氣“捏”出的流線形造型，具有最小的風(fēng)阻系數(shù)，僅有0.04（上圖倒數(shù)第二項）。

這就回到了我們最初說的那個話題，阻力/反曳力的來源是車身前后的空氣壓差。注意上圖車頂區(qū)域：上圖的流線形設(shè)計，使得空氣流經(jīng)車頂時，能夠緊緊“吸附”在車頂上，而不易發(fā)生分離，也就不容易在車尾區(qū)域產(chǎn)生真空區(qū)，從而降低了空氣阻力。

目前比較接近XL1設(shè)計理念的，是奧迪E-tron。革新了外后視鏡，前隔柵也因為電動化而采用封閉設(shè)計。

 

小朋友你是否有一個問號：超跑那么快，風(fēng)阻一定很小吧？

并非如此，就拿三大神車來說，P1風(fēng)阻系數(shù)0.34，保時捷918的風(fēng)阻系數(shù)0.35，Laferrari的也在0.3之上。至于地表最強的F1賽車，風(fēng)阻高達(dá)0.7以上。

因為當(dāng)你的車不在乎油耗，并且有使不完的勁兒的時候，你就該關(guān)注下壓力而不是風(fēng)阻系數(shù)了。

下回咱們再聊聊下壓力的事。

往期回顧

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撰文：張一

▼《極駕客》第48期封面

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