风阻系数低不等于阻力小，你明白其中道理吗？

空气动力学一直是汽车外观设计的重中之重，今后的电动车更讲究这个，动不动车身风阻系数就0.23，低风阻轮辋，导风槽、平整的底盘、主动升降尾翼等等，这些名词背后都有哪些技术？本期就给大家分享一下。

1959年EL Dorado这款车风靡世界，它的名字来源于西班牙语，直译为镀金，在西班牙一般指哥伦比亚“失落的黄金之城” 在60年代凯迪拉克也被称为在汽车造型风格上频繁创新的企业，但实际上59年的El Dorado在气动外形上多数是为了迎合设计师的偏好，并没有把空气动力方面的科学性发挥到极致。

包括后来人们美国阿波罗计划登月，在航天发展的推动下，给汽车设计带来更夸张的新思维，船型车、火箭尾灯等等要素都相继出炉，最终在70年代石油危机的大环境下，设计师们才真正把外观在动力上的增益，以及在能耗方面的优化进行综合考虑。

21世纪的今天，空气动力对车辆性能的影响逐渐变得不可忽略，行业里普遍认为车辆的行驶阻力减少带来的能耗优化，远胜过减重带来的效果。但如果你把空气动力学仅仅只想成风阻系数就太天真了，车辆空气动力学需要照顾到两个维度，除行驶阻力以外，车辆举升力的降低也是非常重要的，举升力你也可以片面解读为下压力，下压力越大，对轮胎抓地力和转向性能就越好。

目前大家看到车企公布的风阻系数几乎都是伪命题，可信程度为99%但实用程度不到1%，因为从计算公式来看，阻力=(1/2)CρSV^2，ρ是空气密度，你可以认为是不变的，C是风阻系数，V是车速，S是车辆正面投影面积，所以一个车企，至少要同时公布风阻系数和正面投影面积这两个指标才有公信力，而且风阻系数并非界定一台车气动外形好的唯一指标。

这个跟很多参数有关，当掠过汽车表面的空气几乎没有出现湍流时，我们称之为附着流状态，越靠近车体表面，空气越来越受到表面摩擦的影响，气流速度会变慢。那么在与汽车表面无限接近的距离上，空气和汽车几乎不会发生相对运动，此时气流是属于分层流动，互不混合，很稳定。

​反之，随着距离增大，汽车表面气流速度也会不断增加。但这种过度不是线性理解的，在流体力学的应用中我们可以认为汽车外表面薄薄的一层流体，叫做流体边界层，这个区域之内，空气摩擦和粘性会形成一个剪切应力，形成一个连续的速度梯度，越靠近这个区域的外沿，距离汽车表面越远，气体流速就越大。

​气流彻底从汽车表面分离的点我们称为分离点，分离之后会带来不规则的扰动导致阻力和噪音的增加。这里面教科书会给大家讲流态转变的概念，雷诺数，也被称为临界雷诺数。教科书有针对管道流体进行的分析，比如管道内小于2100为层流，大于4000是湍流。

​在汽车领域，我们只需知道，水滴或其他流线型都是为了尽量优化这个空气层的分离点就对了。为什么汽车也会像飞机一样去做风洞试验，原因就在于前机盖、A柱和整体尾部形状，都会影响分离点。

导致不同的噪音振动和风阻表现。最近我们只要看到新能源车型出炉，无论是比亚迪的海豹(图片|配置|询价)/智己L7/哪吒S7/零跑C01/蔚来ET5还是小鹏P7这类轿车，无一例外都采用水滴和流线型车身，他们的风阻系数，也就是优化边界层和分离点带来的增益，在续航上是有落地体现的。

海豹

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传统企业也在外观上发力，奔驰在IAA 展览上展出的EQXX，在车身尾部增加了将近400毫米的毫无实用性的线条，目的就在于减少因为气流掠过钝形尾部时形成的低压区，而且流速较慢，空气含量也会降低，就像船舶螺旋桨打出的尾流区一个道理，严重增加了阻力。

做成更低的流线型就可以保持更好的层流状态。当然细心的人也会注意到这辆车宽度是很窄的，因为空气阻力系数减少，显然弥补不了正面撞风面积增加带来的损失。在高度不能压低太多的情况下只能减少车宽。

之前掀背车被认为是运动的象征，也在于控制气流分离点的概念，气流可以轻易流经车身轮廓让层流保持一段长度，那么三厢车就需要考虑后备箱，但也有具体做法，比如有人说普锐斯作为新能源典范，人家也没用水滴形车身，风阻系数怎么也那么小呢？

普锐斯PHEV

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因为车辆后部倾斜角的选择也需要考虑车内空间，经验来看，后部倾斜角（slant angle）超过30度后，阻力反而会显著增加，这个值一般在16度左右，传统做法是抬高后备箱的高度以配合车顶弧线，并切掉一部分尾部锥形以提高通过性。

所以一些像X4和GLE Coupe这类的SUV，又高又大屁股的设计，厂家还管他们叫运动车型，其实在这个维度是有一些科学性的。

另外，新能源时代大家已经把风阻深入到各个零部件了，轮辋的设计被频繁提及，但多数公关稿说的并不细致，与车辆其他位置相比，轮辋周围的空气特性是最复杂的，降低空气阻力的难度也极高，其实说白了就是没法降低阻力。

那么轮辋附近有两种主流做法能够变相优化风阻，第一种就是像特斯拉那样注重气流引导的轮辋，比如叶片状轮辋、战斧式导流轮毂、其他空气优化形态轮辋，都可以将气流顺畅地导入到车尾的尾流区。

第二种就像比亚迪海豹、蔚来ET5、极氪001以及e-tron前脸附近设置的通风孔，学名叫做气幕，气体高速流过引导槽，将空气方向改变，加快速度，沿着车轮外摆面流出促进了两侧气流的流动，抑制轮辋以及轮拱不规则形态导致的不规则横摆气流。

那么这个工程学的优化也是优化的湍流现象，尽量不让车辆侧面出现多个流体的分离点。这种设计一般能优化2%-3%左右。

实际上新能源时代，轮辋、车身外形、隐藏把手、摄像头后视镜这一系列设计，每一个都不是很多，但加一起还算挺可观的。

本期先开个头，关注汽车外形的同时，希望大家也能关注背后的物理知识。关于底盘、尾翼、扩散器都是什么，记得保持关注。我是老王，下期见。