這是極駕客的第2196篇文章

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空氣動力學(xué)效率＝下壓力系數(shù)/風(fēng)阻阻力系數(shù)

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在一些新款車型的宣傳中，偶爾會看到讓人哭笑不得的介紹，比如“風(fēng)阻系數(shù)比肩超跑”。為什么說哭笑不得呢，因為大部分的運動型車，風(fēng)阻系數(shù)并不低。

就拿三大神車來說，它們的風(fēng)阻系數(shù)都在0.35上下。而F1賽車甚至可以做到風(fēng)阻系數(shù)超過1.00甚至更高。這些頂級的速度機器花了大手筆做的空氣動力學(xué)優(yōu)化，反倒和十幾萬元的家用車水平相當(dāng)？這顯然是不合理的。這是因為，空氣動力學(xué)效率＝下壓力系數(shù)/風(fēng)阻阻力系數(shù)。

對超跑來說，風(fēng)阻系數(shù)不必太低，但下壓力系數(shù)必須得高。甚至可以說沒有優(yōu)秀的空氣動力學(xué)設(shè)計，再大的馬力也沒有用武之地。

空氣動力學(xué)設(shè)計是如何提高下壓力系數(shù)的？要回答這一問題，首先要說到氣動升力的產(chǎn)生原理。

氣動升力最經(jīng)典的例子是飛機的起飛原理。

飛機機翼主要受到三種氣動升力。

一種是由“攻擊角”將前方空氣分割為上下兩部分，向下的一部分必然受到機翼向下的阻力，根據(jù)牛頓第三定律，這部分空氣給機翼向上的推力。

第二種和汽車的氣動升力關(guān)系密切。是由于機翼特殊的形狀設(shè)計，導(dǎo)致機翼上方空氣流動速度加快。伯努利方程告訴我們，流速快壓強小，因此機翼上方壓強小于下方壓強，形成氣動升力。第三種當(dāng)攻擊角較大時出現(xiàn)的渦流升力，此處不再贅述。

如下圖所示，為了滿足舒適、空間等功能需求，絕大部分車身會被設(shè)計成“上凸下平”的形狀。抽象地看，車身截面和機翼截面形狀近似，因此車子在高速行駛時，也將受到氣動升力影響。如果沒有針對性設(shè)計，那么車速越高，升力也就越大，車身就會不穩(wěn)定。

為了降低氣動升力帶來的不穩(wěn)定性，這些設(shè)計應(yīng)運而生。

既然上凸下平的設(shè)計會讓車子發(fā)“飄”，那上下都平的話，當(dāng)然就會更穩(wěn)。同時低矮的車身使得迎風(fēng)面積較小，從空氣動力學(xué)的角度來看，平衡了油耗和穩(wěn)定性的關(guān)系。但缺點非常明顯——空間狹窄，實用性欠缺。

尾翼和機翼可以說是伯努利原理完全相反的兩種應(yīng)用。尾翼的截面和機翼正好相反，也就提供了下壓力。

還有一些可調(diào)角度的主動式尾翼，其攻擊角適時調(diào)整，當(dāng)傾斜角度較大時，在尾翼下方將產(chǎn)生渦流，能在極端情況下提供更大下壓力。慕尼黑大學(xué)的一項測試表明，對于被測試的一款尾翼，平直擺放時產(chǎn)生下壓力321N；當(dāng)攻擊角為12?時，下壓力可以達到954N，相當(dāng)于坐上去一個成年人。要知道，這個小小的尾翼只有一公斤左右的重量。

Porsche911 Turbo S

但加裝尾翼往往弊大于利：一方面法規(guī)有所限制，另一方面尾翼帶來的阻力提升現(xiàn)象對于城市用車并不友好。相比之下，比較理想的方案是可變尾翼設(shè)計，角度可調(diào)并且低調(diào)內(nèi)斂，完美應(yīng)對不同行駛狀態(tài)下的需求。

Porsche911 Carrera S

相比前兩者，一個更加經(jīng)濟實惠的解決方案是加裝一個小鴨尾，高速穩(wěn)定、低速省油，效果拔群。但缺點是車尾產(chǎn)生的渦流效應(yīng)容易吸灰。

BMWM5

車身包圍的存在可以將車底“封閉”得更好，使得車底進入的空氣量減少，達到降低車身底部氣壓的效果。形象地說就是把車變成了一個吸盤，緊緊吸附在地面上。

AstonMartin Vulcan

要達到最佳效果，前鏟和側(cè)裙需要盡可能貼近地面，同時地面最好盡量平整。

氣流擴散器日常生活中并不常見，但在大部分賽車上都可以看到。

它的原理并不復(fù)雜，就是在一個漸擴型通道內(nèi)，放置若干整流片。一方面漸擴型通道使得車底氣流壓強降低，另一方面在整流片的整流作用下，車底氣流整整齊齊地順暢前行，使得流速加快，車底壓強減小。

McLarenSenna GTR

車身包圍的作用機理是不讓空氣進入車底，而車尾擴散器的作用機理是讓空氣盡快排出，起到“抽氣”效果。

LamborghiniAventador

附壁效應(yīng)又稱康達效應(yīng)。這一效應(yīng)在生活中最常見的例子是我們洗澡的時候，水流沿著身體留下，當(dāng)流經(jīng)手指的時候，會吸附在手指上而不發(fā)生分離。在邁凱輪車隊MP4-27賽車的排氣區(qū)域，就利用這一原理設(shè)計了排氣區(qū)域。

這樣的設(shè)計使得流經(jīng)車身側(cè)面的空氣連同尾氣一同被收入擴散器，完成整流。

當(dāng)一輛車集齊了以上所有要素，比如F1賽車，就將在高速狀態(tài)下獲得遠超車重的下壓力。所以，就算是哈蒙德去開F1，也很難把車開翻。

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