论文部分内容阅读
减小汽车的空气阻力有助于降低油耗，空气动力学专家们一直在努力寻找各种减少空气阻力的办法
关于空气动力学，恩佐•法拉利在上世纪60年代曾有一句名言：“空气动力学是那些不生产发动机的人需要面对的问题”。可惜只过了10年时间，全世界就陷入了石油危机之中。用大马力发动机来克服高速行驶所遇到的阻力，那个时代已经结束了。大批的空气动力学专家开始对车身造型的空气动力学性能进行深入研究，汽车的造型也从此进入了一个新时代。
其实早在上世纪20年代，一些富有远见的设计师就发现了流线型车身同汽车行驶阻力之间的基本关系。不过由他们设计的车身仍然未能改变这样一个事实：从某一的速度起，空气阻力就会突然加大，尽管可以通过特殊的空气动力措施可以将这一速度界线适当提高。
超乎预期的丰富配置
根据现代的空气动力学理论，空气阻力取决于风阻系数（Cw值）和迎风面积（A）。当然，风速是另一个重要因素。不同的车身形状其实就意味着不同的风阻系数。理论上，一个正面迎风的平板风阻系数为1。现在空气动力学家们的任务就是发现各种有利于空气流通的车身形状，并尽量缩小迎风面。气流通过得越顺畅，风阻系数越低。
如何来测量风阻系数和迎风面积呢？风洞是必不可少的。风洞的核心部分不是强大的风扇，而是一台能让汽车停在上面的秤。它不测重量，而是测量空气流过时对汽车产生得拖拽力。风阻系数越低，这股拖拽力就越小。
为了得出最接近实际的结论，车轮必须转动起来。气流在被车头冲开前先被压缩，之后在车尾附近流动中断，产生一种负压或尾流。在尾流下面出现一个空气动力学家称之为涡流的空气滚筒。一般两厢车尾部制造的负压比三厢轿车尾部制造的负压要明显。
为了确定汽车的迎风面积，通常会用激光器扫描测出汽车横截面的轮廓，然后计算出这个截面的面积有多少平方米。汽车在风洞中受到的推力与在同等风速下，同样面积的一块平板所承受的风力的比值，就是风阻系数。
虽然空气动力学在汽车制造中很重要，可是从1996年起欧洲实行的油耗测试新标准（NEFZ）竟然在测量油耗时将空气阻力完全忽略了。这给汽车制造商们带来了可乘之机：反正油耗测试都是将车辆放在试验台上，用“原地踏步”的形式完成的，厂家只要宣传新车的风阻系数又有降低就行了，消费者很难觉察到这些车实际的空气阻力正在变大。其实现在大部分新车型的迎风面积比上世纪90年代时还要大。
随着SUV市场日益繁荣，公共舆论开始注意到它们带来的浪费。不过批评大多集中在SUV重量高，其实它们那巨大的迎风面积带来的风阻比沉重的的车身对油耗的影响更显著：大约50%的油耗增加是由于风的阻力造成的。在高速公路上行驶时，风阻对油耗的影响甚至超过80%。
其实即便是smart这样的微型车受风阻的影响也非常大，其短而高的款式特别不利于空气流通。奔驰首席空气动力学家特迪•沃尔说，轻型汽车速度高于每小时50公里后空气阻力造成的能耗就会占主导地位。smart的油耗之所以没有达到人们的期望，这是重要的原因。
奔驰是目前最热衷改善空气动力学的汽车品牌，E级轿跑车是目前世界上空气阻力最小的量产的汽车，其风阻系数很出色，仅为0.24。另外还有一个令人吃惊的例子：目前的奔驰S级的风阻比大众汽车高尔夫6还小。高尔夫的车身高，车顶向后几乎不倾斜，这虽然有利于营造更大的车内空间，但却不利于降低空气阻力。
观察一下那些以节能降耗为首要目标的环保车型，你很容易就能看出其中的门道。虽然丰田普锐斯、本田INSIGHT以及即将上市的欧宝Ampera（即雪佛兰VOLT）的重量都不高（在技术复杂和蓄电池大的情况下做到这点颇不容易），但它们都非常重视降低空气阻力。请注意，它们的风阻系数都达到了0.26！如果从侧面观察这3款混合动力车型，你会发现它们水滴状的车身形状非常相似。
VOLT项目的前负责人弗兰克•韦伯在研发阶段的早期就曾说过：比较起来，降低100公斤重量只会使电力驱动的续航里程增加几公里，而改善空气动力学效果对所有使用电力的汽车都有很大帮助。因为它们与内燃机汽车不同，减速过程中可通过其蓄电池大量回收动能（汽车越重，动能越多）。在低速时这些车的能量主要损失在克服滚动阻力上，可到了高速阶段，空气阻力就超过了滚动阻力，一旦动能转化成与风摩擦而产生的热能，那就再也追不回来了。
在汽车的空气动力学问题上令人感到宽慰的是，改善空气动力性能的费用比较低。据特迪•沃尔讲，如果在车身造型阶段就着手改善空气动力效果，其费用几乎为零。但如果是对汽车底部进行包装，安装导流板或采取主动措施，如可用电力关闭的散热器百叶窗，费用会略微升高。目前的研究已经证明，在降低油耗的各种措施上，任何其他办法产生的费用都不如改善空气动力学效果来得便宜。
撰文：朱丹图片：AMS
关于空气动力学，恩佐•法拉利在上世纪60年代曾有一句名言：“空气动力学是那些不生产发动机的人需要面对的问题”。可惜只过了10年时间，全世界就陷入了石油危机之中。用大马力发动机来克服高速行驶所遇到的阻力，那个时代已经结束了。大批的空气动力学专家开始对车身造型的空气动力学性能进行深入研究，汽车的造型也从此进入了一个新时代。
其实早在上世纪20年代，一些富有远见的设计师就发现了流线型车身同汽车行驶阻力之间的基本关系。不过由他们设计的车身仍然未能改变这样一个事实：从某一的速度起，空气阻力就会突然加大，尽管可以通过特殊的空气动力措施可以将这一速度界线适当提高。
超乎预期的丰富配置
根据现代的空气动力学理论，空气阻力取决于风阻系数（Cw值）和迎风面积（A）。当然，风速是另一个重要因素。不同的车身形状其实就意味着不同的风阻系数。理论上，一个正面迎风的平板风阻系数为1。现在空气动力学家们的任务就是发现各种有利于空气流通的车身形状，并尽量缩小迎风面。气流通过得越顺畅，风阻系数越低。
如何来测量风阻系数和迎风面积呢？风洞是必不可少的。风洞的核心部分不是强大的风扇，而是一台能让汽车停在上面的秤。它不测重量，而是测量空气流过时对汽车产生得拖拽力。风阻系数越低，这股拖拽力就越小。
为了得出最接近实际的结论，车轮必须转动起来。气流在被车头冲开前先被压缩，之后在车尾附近流动中断，产生一种负压或尾流。在尾流下面出现一个空气动力学家称之为涡流的空气滚筒。一般两厢车尾部制造的负压比三厢轿车尾部制造的负压要明显。
为了确定汽车的迎风面积，通常会用激光器扫描测出汽车横截面的轮廓，然后计算出这个截面的面积有多少平方米。汽车在风洞中受到的推力与在同等风速下，同样面积的一块平板所承受的风力的比值，就是风阻系数。
虽然空气动力学在汽车制造中很重要，可是从1996年起欧洲实行的油耗测试新标准（NEFZ）竟然在测量油耗时将空气阻力完全忽略了。这给汽车制造商们带来了可乘之机：反正油耗测试都是将车辆放在试验台上，用“原地踏步”的形式完成的，厂家只要宣传新车的风阻系数又有降低就行了，消费者很难觉察到这些车实际的空气阻力正在变大。其实现在大部分新车型的迎风面积比上世纪90年代时还要大。
随着SUV市场日益繁荣，公共舆论开始注意到它们带来的浪费。不过批评大多集中在SUV重量高，其实它们那巨大的迎风面积带来的风阻比沉重的的车身对油耗的影响更显著：大约50%的油耗增加是由于风的阻力造成的。在高速公路上行驶时，风阻对油耗的影响甚至超过80%。
其实即便是smart这样的微型车受风阻的影响也非常大，其短而高的款式特别不利于空气流通。奔驰首席空气动力学家特迪•沃尔说，轻型汽车速度高于每小时50公里后空气阻力造成的能耗就会占主导地位。smart的油耗之所以没有达到人们的期望，这是重要的原因。
奔驰是目前最热衷改善空气动力学的汽车品牌，E级轿跑车是目前世界上空气阻力最小的量产的汽车，其风阻系数很出色，仅为0.24。另外还有一个令人吃惊的例子：目前的奔驰S级的风阻比大众汽车高尔夫6还小。高尔夫的车身高，车顶向后几乎不倾斜，这虽然有利于营造更大的车内空间，但却不利于降低空气阻力。
观察一下那些以节能降耗为首要目标的环保车型，你很容易就能看出其中的门道。虽然丰田普锐斯、本田INSIGHT以及即将上市的欧宝Ampera（即雪佛兰VOLT）的重量都不高（在技术复杂和蓄电池大的情况下做到这点颇不容易），但它们都非常重视降低空气阻力。请注意，它们的风阻系数都达到了0.26！如果从侧面观察这3款混合动力车型，你会发现它们水滴状的车身形状非常相似。
VOLT项目的前负责人弗兰克•韦伯在研发阶段的早期就曾说过：比较起来，降低100公斤重量只会使电力驱动的续航里程增加几公里，而改善空气动力学效果对所有使用电力的汽车都有很大帮助。因为它们与内燃机汽车不同，减速过程中可通过其蓄电池大量回收动能（汽车越重，动能越多）。在低速时这些车的能量主要损失在克服滚动阻力上，可到了高速阶段，空气阻力就超过了滚动阻力，一旦动能转化成与风摩擦而产生的热能，那就再也追不回来了。
在汽车的空气动力学问题上令人感到宽慰的是，改善空气动力性能的费用比较低。据特迪•沃尔讲，如果在车身造型阶段就着手改善空气动力效果，其费用几乎为零。但如果是对汽车底部进行包装，安装导流板或采取主动措施，如可用电力关闭的散热器百叶窗，费用会略微升高。目前的研究已经证明，在降低油耗的各种措施上，任何其他办法产生的费用都不如改善空气动力学效果来得便宜。
撰文：朱丹图片：AMS