通常我們感覺空氣是輕柔的，不過運動中的空氣卻充滿了力量，速度越快力量越強。
例如，當(dāng)一輛車以80km/h的速度行駛時，有60%的阻力來自空氣阻力；而當(dāng)速度攀升至200km/h，空氣阻力幾乎占所有行車阻力的85%。既然汽車在行駛中避免不了空氣阻力，那么就需要采取一些措施疏導(dǎo)這些氣流，并且利用它讓車身穩(wěn)定，還要盡可能帶走發(fā)動機、剎車等產(chǎn)生的熱量。
這就涉及到空氣動力學(xué)專業(yè)。對于賽車來講，空氣動力學(xué)的作用是如何高效地疏導(dǎo)和利用這些氣流，來為車輛提供充足的下壓力，同時迅速帶走發(fā)動機、制動系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。
在民用汽車領(lǐng)域，空氣動力學(xué)設(shè)計對車輛的動力效率、油耗、噪音和穩(wěn)定性表現(xiàn)幾個方面都有非常重要的作用。例如，風(fēng)阻系數(shù)為0.27Cd的汽車和風(fēng)阻系數(shù)為0.3Cd的車相比，前者比后者平均每百公里節(jié)油0.15升，按照家用車一年平均1.5萬公里計算，則可節(jié)油20幾升。
1空氣動力學(xué)在汽車上應(yīng)用
20世紀(jì)20年代以前，人們對于汽車的空氣動力學(xué)并沒有具體的概念，不過20世紀(jì)早期出現(xiàn)的一些賽車，在某種程度上融入了尖形頭部和其他一些流線型設(shè)計元素，從那時起汽車空氣動力學(xué)設(shè)計開始有所發(fā)展。
1921年，德國發(fā)明家愛德穆德·朗普勒設(shè)計出一款名為“Rumpler-Tropfen-auto”的汽車，即“淚滴車”。這款車風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到了驚人的0.27Cd。這是個什么概念？舉幾個現(xiàn)代車型的例子。不久前高調(diào)上市的“奢適寬體轎跑”凌渡風(fēng)阻系數(shù)也僅為0.28Cd，同級別的速騰為0.32Cd（同一生產(chǎn)線的奧迪A3為0.29Cd）、靈感來自獵豹的馬自達(dá)昂克賽拉為0.28Cd，剛上市的別克威朗則為0.27Cd。
之所以舉這幾款車型的例子，是因為這幾款車都是目前消費者很關(guān)注的車型，更重要的原因是，這幾款都是A+級別車型。在目前家用車中，A+級別的車型比其他級別更注重設(shè)計的流線性，即更注重風(fēng)阻系數(shù)。
通過對比，可想而知90年前“淚滴車”的風(fēng)阻系數(shù)多么恐怖。因為即便現(xiàn)在，想降低風(fēng)阻系數(shù)也并非易事，拿和“淚滴車”風(fēng)阻系數(shù)相同的別克威朗來講，設(shè)計師在設(shè)計這款車時，經(jīng)過近2年的空氣動力學(xué)研發(fā)過程，進行了大量的CFD流體仿真分析，前后共計經(jīng)過近500次的優(yōu)化以及超過200小時的風(fēng)洞試驗……不久前車聚君還在同濟大學(xué)風(fēng)洞中心，親眼目睹了威朗的模擬空氣阻力實驗，聽設(shè)計師講關(guān)于對每個細(xì)節(jié)都反復(fù)優(yōu)化，不明覺厲。
不過“淚滴車”外形有些怪異，超大的車身既不符合當(dāng)時主流的審美，還容易發(fā)生交通事故，所以僅僅生產(chǎn)了100輛便銷聲匿跡?，F(xiàn)在，僅存的兩輛淚滴車分別被柏林科技博物館和慕尼黑德意志博物館永久收藏了。
2追求低風(fēng)阻為何這么難？
首先我們來看一組風(fēng)阻系數(shù)公式：
風(fēng)阻系數(shù)（Cd）=正面風(fēng)阻力（F）× 2÷(空氣密度(ρ)x車頭正面投影面積(A)x車速平方（V2）)。
從上面這個公式可以看出，要控制風(fēng)阻系數(shù)的高低，較為容易改變的就是車的迎風(fēng)面積。其實細(xì)心觀察就會發(fā)現(xiàn)，無論是飛機還是小鳥，都是頭尾圓潤而尖細(xì)，因為這樣通過氣流時都能夠讓空氣保持流線的狀態(tài)，而不會被打亂形成較大的阻力，汽車應(yīng)對風(fēng)阻也是同樣的道理。設(shè)計師為了減少空氣阻力，一般將車頭設(shè)計得略微下沉，前擋風(fēng)玻璃向后傾，盡量與車頭形成較大的夾角。
除了車頭、擋風(fēng)玻璃等正面的迎風(fēng)面積產(chǎn)生的阻力之外，汽車尾部真空區(qū)也會形成一定的阻力，真空區(qū)越大，阻力就越大。為了減少真空區(qū)，理論上講應(yīng)該將車尾也設(shè)計的低沉平滑一些。
不過，風(fēng)阻系數(shù)并非越低越好。雖然理論上講風(fēng)阻系數(shù)越低越有助于節(jié)油，但是對于一般消費者來講，除了節(jié)油外，還要考慮車內(nèi)的空間、行車時視野等因素。當(dāng)然，對于車企來講還要考慮設(shè)計制造難度和成本等問題。例如，很多車型并非一味追求風(fēng)阻系數(shù)而將車尾設(shè)計得低沉，因為還要考慮下壓力。
汽車依靠車輪與地面的摩擦實現(xiàn)行走，要靠下壓力來實現(xiàn)穩(wěn)定性。如果風(fēng)阻系數(shù)過低，升力就會很明顯。我們有時高速行駛時感覺車子發(fā)飄，一般認(rèn)為是車身太輕了，但實際上很大一部分原因是下壓力不夠。因此一些賽車都加裝了尾翼，目的就是增加下壓力。一般民用車則不需要增加尾翼，但為了增加些下壓力，往往將尾部設(shè)計得稍微上揚。
魚和熊掌不可兼得，所以設(shè)計師們都在努力地找一個平衡點，這確實是件不太容易的事情。
3各車企如何降低風(fēng)阻系數(shù)？
正常行駛的車輛，大約35%-40%的空氣從車身上面流過，約25%會從側(cè)面流過，而10%-15%從車身底部流過。對于車身上面設(shè)計大同小異。不過對于側(cè)面和底盤的設(shè)計確實有些差異的，具有代表性的有日韓車系和歐美車系。
很多日系車為了追求側(cè)面的低風(fēng)阻系數(shù)，采用三角楔形的車身設(shè)計，例如豐田的普銳斯和本田的飛度，普銳斯的風(fēng)阻系數(shù)甚至達(dá)到0.25甚至小于很多跑車。之外，豐田普銳斯和凱美瑞還在車頭和車尾下方裝備了擾流翼，目的是在車輛高速行駛時理順車身氣流，以降低車身的擺動，起到降低風(fēng)阻的作用。
韓國車具有代表性的便是現(xiàn)代的流體雕塑，這種設(shè)計既美觀也迎合了空氣動力學(xué)，使得其高速行駛時，車身上凸凹有致的線條能很好地引導(dǎo)氣流，還能獲得相應(yīng)的下壓力，讓視覺美感和工業(yè)設(shè)計較好地融合在一起。
和日本、韓國不同，歐美的高速公路比較發(fā)達(dá)，德國的高速公路甚至不限速。所以在汽車設(shè)計之初，他們非常注重車身底部的空氣阻力，因此他們也更注重底盤的設(shè)計。最常見的方法是盡可能讓底盤平整，減少零部件之間的高度差。有的甚至在底盤下面加裝護板，不過加裝護板使得整車重量增加、成本上升，因此一般高端車型才會加裝，例如奧迪A6、奔馳GLA等。
除了護板以外還有其他辦法，可在前保險杠下方加一塊擾流板，通用和福特很多車型就是這么干的。還是舉個威朗的例子，設(shè)計底盤時除了盡量減小零部件之間的高度差外，設(shè)計師還在威朗的前保底部設(shè)計了前保擋風(fēng)板，這樣與后方的發(fā)動機保護板空氣動力學(xué)性能相互影響。你看，除了頭部、側(cè)身和尾部，還有很多細(xì)節(jié)都需要調(diào)整，才能夠做出0.27Cd的低風(fēng)阻系數(shù)。其實前保擋風(fēng)板除了降低風(fēng)阻之外，還一定程度上提升了底盤的安全性。
空氣動力學(xué)是一項及其復(fù)雜和高深的學(xué)科，無論是飛機、輪船還是汽車都與之有著密不可分的聯(lián)系。在汽車方面大到整個車身，小到一個零部件都是影響空氣阻力的因素。所以設(shè)計師在設(shè)計一款車時要經(jīng)過幾年的開發(fā)過程，且需要長達(dá)上千個小時不停地實驗，經(jīng)過反復(fù)地校正和優(yōu)化，最終才能夠設(shè)計出一款風(fēng)阻系數(shù)較低且行駛比較穩(wěn)定的車型。
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