看空气动力对汽车有哪些影响

       空气动力学是一门深奥的度量科学。一辆汽车在行使时,会对相对静止的空气造成不可避免的冲击。车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。另外当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。

 一、对付浮升力的方法

        对付浮升力的方法，其一可以在车底使用扰流板。不过研发和制造的费用实在太过高昂。在近期的量产车中只有Ferrari 360M 、Lotus Esprit 、Nissan Skyline GT－R还使用这样的装置。

       另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。就是我们熟称的气坝。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身，车尾的气流也要尽量保持整齐。

 二、尾翼的基本设计

       尾翼和扰流器的诞生正是要解决气流和浮升力的问题。我们见到过的尾翼可谓五花八门、千奇百怪。不过它们却有着相同的特点：表面狭窄、水平面离开车身安装（如果尾翼紧贴在车身安装，如果它不仅仅起到装饰作用，便只有扰流器般的作用，这两者是不同的。）尾翼的主要作用是增加下压力，所以尾翼的外形必须像倒置的机翼才行，这样的设计会使流经尾翼下端的气流的速度较流经尾翼上端的来得高，从而产生下压力。还有一种产生下压力的方法是将尾翼前端微微向下倾斜，虽然这种设计会比水平式的尾翼产生更大的空气拉力，但是在调节下压力大小的方面却较有弹性。

三、尾翼和扰流器的分别

        尾翼和车尾扰流器的分别是后者与车尾连为一体，或者干脆就是车身整体设计的一部分。车尾扰流器其实也可以用来制造下压力，但是常见的功能扔是减少浮升力和气流拉力。掀背车的尾扰流器集结了大量的空气于扰流器的前方，目的是分隔车尾的气流，从而降低浮升力。后扰流器也可以令气流更顺畅的流经车尾，避免气流长时间的徘徊或紧贴在车尾上，如此一来便可以减少空气拉力，同时也可以减低导致浮升力的车底气压。

        所以，有很多车书喜欢统称车尾上的凸出物为尾翼是很不专业的行为，比如普通版的911那个可以自动升降的东西该被称为扰流器，而GT2上的那个才是货真价实的尾翼。

       一般来说，欧洲的车厂比较注重汽车的美学设计，同时也很在意Sports Sedan和Racing Edition之间的分别。所以，欧洲的车厂比较忌用尾翼，而日本的车厂则将尾翼作为卖点推给顾客，从这种分别中也可以轻易的体会出不同国家造车哲学的不同。

四、尾翼和扰流器的简史

        早在上世纪30年代，各大车厂已经开始致力于降低气流拉力，而对于浮升力的研究，各车厂大致要到60年代才开始关注。Ferrari的赛车手Richie Ginther于1961年发明了能产生下压力的车尾扰流器，他也因此闻名于世。随后的Ferrari战车也都使用此项设计。而第一部使用前扰流器（俗称气坝）的汽车应该是大名鼎鼎的Ford GT40。

        这部车在超越时速300km/h时所产生的浮升力令其成为一部根本无法驾驭的汽车，据说在加装了前气坝之后，GT40在达到极速时前轮的下压力由原来的310磅激增至604磅！！！第一部使用尾翼的汽车据说时道奇于60年代末生产的Charger Daytona Plymouth Superbird。

        在欧洲车厂方面，保时捷可以算首家兼顾扰流器的功能和美学设计的车厂。1975的911 Tubro的一体式的气坝和鲸鱼尾式的扰流器大副降低了浮升力的产生，其效用高达90％。于是在70年代末，气坝和扰流器更成为保时捷的标志。当时有很多以高性能作为卖点的车厂也跟随保时捷的步伐以气坝和扰流器作为卖点

        现在气坝和扰流器已经非常非常的普通了，几乎时速可以达到百余公里的汽车都使用这些东西。其实如果你的车速并不高，这些东西并不起作用。当车速介于60km/h到80km/h之间时，气流的拉力根本高不过车轮的运动阻力，如果要感受尾翼和扰流器在浮升力和下压力方面的明显作用，时速必须高于160km。其中的原因是因为气流的动力往往是车速的二次方，一部汽车从130km/h加速至260km/h，浮升力和空气拉力将会有四倍的增加。

        同时，所有汽车所有的气坝，在降低气流拉力方面都具有一定的作用。一般来说可以减少5～10％的整体气流拉力。另一方面，气坝也有助于冷却引擎，亦方便了雾灯的安装。不过仍然有为数不少的车厂认为尾翼和扰流器是为了美观而设的。不过总体来说，这些空气动力部件都具有一定的实际作用，以上代凌志SC系列来说，加装原厂车尾扰流器之后，汽车的Cd数值由原来的0.32降至0.31。但是Ford Advanced Design Studio的设计师Grant Garrison曾经说过：如果尾翼和扰流器不是那么受欢迎，我们是不会加在车身上的，但是我们可以用其它方法来把车辆设计得具有同样的空气动力学效果。持相同观点的还有大名鼎鼎的Ferrari，众所周知Ferrari为了迁就车身设计的美感是很忌讳在车身上使用尾翼的，而即使以快跑作为最高目的的Enzo Ferrari也使用的是可升降的尾扰流板，其原因是Ferrari的主席认为一部静止的Ferrari不需要任何扰流器！！！

五、对Cd值的解释

       人们普遍对Cd值存在一些误解。在许多车厂的产品介绍书中，常常会提及新车的风阻系数降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不简单是指我们一般所说的空气阻力，而是流气拉力系数（Drag Coefficient），一般而言气流在车尾造成的拉力，数值越低，表示车尾气流处理的越流畅，该部分的浮升力亦会越小，相对而言，车辆行走时的阻力会低一点，后轮的下压力也会好一点。说到这里我们就应该明白，加装尾翼并不一定会增加Cd值！如果加装尾翼和尾扰流器后，车辆尾部气流通过的流畅度增高，那么这辆车的Cd值反而应该降低。汽车设计的空气动力学问题并不止于车尾，其实车头的长度和宽度也会影响一部汽车的总拉力数值。比如前纵置引擎的中心点要比前轴的中心点更前，车头就容易造得很长，而如果加宽前轮距来横置摆放引擎，车头部分就会随着加宽，以上两种情况都会影响到整体的气流拉力（Cda）。虽然有可能一辆车的Cd造得很低，但是同样难以弥补车头部分增加的长度和宽度所带来的整体气流拉力数值的上升，这样一来等于完全抵消了Cd下降的效果。

       （比如老款的Accord，虽然风阻系数达到了Cd0.25，可是因为车体全面比上一代要加大许多，所有在高速时的稳定性表现,估计不会有大幅的攀升，如果这方面的表现的确有所改进，也首先应该归功于轴距的加长和悬挂设定的改进，空气动力学的成就反而是次要的。因为民用车的空气动力学表现必须兼顾降低风噪和燃油经济性，所有在设计时必然会对汽车的下压力作出一定的牺牲。）

       因此，在大家谈论Cd时，不应该认为Cd代表了一部汽车的整体空气动力表现，更不能轻易的认为随便加装一只尾翼或者巨型扰流器就必然可以获得更好的空气动力学表现！其实充其量它只不过改善了空气动力学中某个部分的表现而已。

       基本上，主流车厂在空气动力学方面的研究在近年来得到了迅猛的发展（原因很简单，内燃机的改进在近十年步伐明显放缓，要想改善汽车的动力表现只有从改善空气动力学和提高动力传输效率两方面入手）。新的量产车在空气动力学方面的表现也越来越好，这也就是说新车的空气动力学设计越来越严谨，随意的改动更加容易破坏汽车原来的空气动力学表现，而非改善。操控性首先讲究的是总体的平衡，所有单单改装Body Kit或者单改其它的空气动力部件很有可能达到和愿意背道而驰的效果。所以如果要改就一件式一起改，而且不要轻易的加装车体的扰流板。第一，车体的扰流板较容易损坏；第二车体的扰流板在正常的车速下根本不能改善汽车的空气动力表现。

更多汽车改装案例，可关注曼狄卡汽车改装