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的穩(wěn)定性和安全性，都是大眾關(guān)注的焦點，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。

風阻系數(shù)和風阻的關(guān)系



雖然，這是非常容易混淆的兩個概念。

但是，必須強調(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)性能通常會用到風阻系數(shù)這項參數(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阻低。

要評價風阻大小，必須同時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，但是全尺寸汽車因為其更大的正投影面積，則需要更多的動力來實現(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，但是同樣難以彌補車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體風阻的上升。

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

風壓中心和行駛穩(wěn)定性的關(guān)系

氣流氣動力在汽車上的作用點，稱為風壓中心。

由于汽車外型的對稱性，風壓中心在汽車的對稱平面內(nèi)，但它不一定與重心重合，風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。

風壓中心由汽車外形和風向共同決定，可以看做所有“風產(chǎn)生的力”都施加在這個點上。當風壓中心與汽車重心不重合時，風力就相對重心產(chǎn)生了一個力矩。

如果是迎面吹來的風，風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)汽車其風壓中心與重心接近，穩(wěn)定性較好；后置發(fā)動機的汽車重心往往偏后，因而風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，風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)風響應(yīng)帶來的不穩(wěn)定性。減少側(cè)向力可以通過設(shè)計使風壓中心位于重心后；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，風壓中心和重心的相對高度也很重要。如果壓力中心遠高于汽車的重心，那么側(cè)風會使汽車滾轉(zhuǎn)，極端情況下可能使整個汽車翻個面過來。

因此，車型的外形設(shè)計都會盡量做到風壓中心與重心重合，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增加下壓力，提高賽車的穩(wěn)定性。

氣動設(shè)計與開發(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)試驗時多使用全尺寸風洞進行。風洞通過大型風機產(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)。進行風洞試驗時，工程師們可以通過風洞與操作間的玻璃窗觀察整個試驗過程。風洞試驗作為汽車開發(fā)試驗中的“土豪”試驗，高額的試驗費用讓很多車企望而卻步，只在必要的情況下進行風洞試驗。

除此之外，一些有效的空氣動力學(xué)設(shè)計因為增加了汽車開發(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，但同時也帶來了額外成本費用，而且增加的底板也會影響車底部件的后期維護，因此很多車型并不會采納這樣的設(shè)計。

在其他情況下，如果汽車進行大規(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)新的一個重要因素。