風(fēng)阻與風(fēng)阻系數(shù)方面的“玄學(xué)”

什么樣的設(shè)計具有良好的空氣動特性？如何讓一輛車擁有優(yōu)秀的空空氣動力學(xué)水平和美感？自從汽車有了封閉的車身，人們就一直在嘗試和探索這個話題，也正是因為這些微不足道的小細節(jié)，我們才有了今天看到的這些成熟的汽車設(shè)計。所以，今天，通過蔚來ES6（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）的風(fēng)洞實驗，給大家講講車身的優(yōu)化空氣動設(shè)計，為大家揭秘這些未知的小細節(jié)。

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1.風(fēng)阻系數(shù)只和形狀有關(guān)，風(fēng)阻是實際阻力。

2.SUV和兩廂車在“壓拖”方面本來就有缺陷，解決辦法就是“關(guān)閉車尾”。

3.車頭的造型不僅需要讓氣流更順暢地導(dǎo)出，如何讓氣流貼合車身也是“玄學(xué)”。

4.電動車空底部的空氣動力學(xué)設(shè)計為“扁平”。

5.輪拱擋板和后視鏡的優(yōu)化也是“玄學(xué)”。

○我來簡單介紹一下今天的“網(wǎng)紅”——蔚來ES6。

說到蔚來，從品牌創(chuàng)立之初就備受爭議，不僅僅是因為其高端定位，更是因為其首款車型蔚來ES8（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）上市一年。有人認為它能顛覆行業(yè)，是整個新能源造車的“攔路虎”，喜歡的人欣賞。有人認為它的宣傳太浮夸，續(xù)航里程短，還伴隨著各種有待優(yōu)化的地方。

或許我對這個品牌的期望確實比較高，但既然這么高調(diào)，我覺得要求也不過分。既然它這么有爭議，一直站在中國汽車行業(yè)的最前沿，我想今天很多人都會有興趣用它作為模型來展開我們關(guān)于空空氣動力學(xué)的話題。

至于蔚來ES6車型，目前已經(jīng)可以訂車了，我們在它亮相的時候就對它進行了實拍和配置解讀。感興趣的朋友可以點擊以下鏈接:蔚來ES6實拍體驗/配置解讀。今天，我將通過汽車空的設(shè)計和風(fēng)洞實驗，和大家談?wù)勂嚉鈩觾?yōu)化的一般細節(jié)。

○什么是風(fēng)阻和風(fēng)阻系數(shù)？

在講今天的話題之前，先給大家講講空空氣動力學(xué)的一些基本概念:風(fēng)阻、風(fēng)阻系數(shù)。風(fēng)阻很容易理解。說白了就是風(fēng)帶來的阻力，包括車輛向前行駛時風(fēng)帶來的阻力，以及一些貨車、廂式貨車從側(cè)面面對風(fēng)時的阻力。不是一個固定的量，與形狀、車速、風(fēng)速、吹風(fēng)角度、迎風(fēng)面積有關(guān)。

如果你對風(fēng)阻系數(shù)有所了解，應(yīng)該知道有一個公式可以計算風(fēng)阻系數(shù)，但為什么我說“風(fēng)阻系數(shù)不能用公式計算”？這更是“玄學(xué)”。對于簡單的形狀，風(fēng)阻系數(shù)可按公式計算。但是對于車身形狀來說，形狀和表面的變化是復(fù)雜的，因此沒有更準(zhǔn)確的方法通過公式來計算這種復(fù)雜形狀的風(fēng)阻系數(shù)。按照精度由粗到細的排列，目前測量風(fēng)阻系數(shù)的方法主要有三種:經(jīng)驗公式計算、CFD建模仿真計算和風(fēng)洞實驗計算。

風(fēng)洞實驗雖然精度高，但也有一個問題:成本。以今天參觀的同濟大學(xué)風(fēng)洞實驗室為例。做一個風(fēng)洞實驗的價格在5萬元/小時左右，大部分費用來自電費和建設(shè)費。但是為了更好的優(yōu)化車輛外形，現(xiàn)階段很多車企都在利用風(fēng)洞實驗來測量和優(yōu)化自己的車輛阻力系數(shù)，而阻力系數(shù)越低帶來的好處自然就是阻力越小，從而使車輛擁有更高的最高車速和更低的行駛阻力，這對車輛性能和節(jié)能減排有著相對直接的貢獻價值。

綜上所述，空空氣動力學(xué)在一定程度上提升了新能源汽車的實際續(xù)航性能，做好空空氣動力學(xué)設(shè)計也是提升續(xù)航的手段之一，優(yōu)秀的空空氣動力學(xué)設(shè)計也可以在提升續(xù)航的同時提升中段加速性能。

車頭與車尾如何優(yōu)化空氣動力學(xué)

○ SUV車型固有的阻力系數(shù)不足。

由于阻力系數(shù)關(guān)系到中高速續(xù)航和中段加速性能，如何優(yōu)化外形、改善空氣動特性是眾多車企研究的重點。以蔚來ES6為例，這是一款純電動中型SUV車型。這款車型雖然符合主流市場需求，在實用性上有很大優(yōu)勢，但由于SUV的車身造型，需要對其空氣動特性進行優(yōu)化。

由于SUV車型采用了相對直立的尾門設(shè)計，當(dāng)氣流通過整個車身時，必然會在尾門中央形成一個氣流集中的區(qū)域。也就是說，SUV后門位置空的空氣會“相對靜止”，甚至向上形成渦流。但當(dāng)SUV后部氣流相對靜止時，SUV前部就不存在這種情況，前后部會存在氣壓差，造成“氣壓差阻礙車輛前進”的情況，風(fēng)阻系數(shù)較大，是SUV車型的“硬傷”之一。

也就是說，如果為了實用性而放棄后溜或者轎車造型，那么車尾負壓區(qū)肯定會存在。既然難以避免，那就盡量不要在這里產(chǎn)生反向渦流，形成更大的負壓。做好第一件事后，讓車尾負壓區(qū)“延伸”，減少風(fēng)阻對車尾的影響，這是考驗設(shè)計師和工程師技能的時候了。

○如何降低車前風(fēng)阻系數(shù)？

當(dāng)我們處理完汽車的后部后，我們會看看汽車的前部。由于蔚來ES6采用家族化設(shè)計，這種設(shè)計語言對于蔚來EP9（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）低重心超級跑車來說問題不大，通過曲面設(shè)計可以形成更好的下壓力表現(xiàn)，為車輛提供強大的高速穩(wěn)定性和抓地力，但用于蔚來ES8或ES6就沒那么簡單了。

因為蔚來ES6是純電動車，它的前端沒有傳統(tǒng)內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)。理論上可以做成全封閉的車頭設(shè)計，讓氣流直接從外殼流向車身。這是電動汽車在/[k0/]空氣動力學(xué)方面的固有優(yōu)勢之一，而且在SUV中使用這樣的設(shè)計也是不現(xiàn)實的。所以在制作這款SUV車型時，希望底部氣流流經(jīng)車尾后盡快導(dǎo)出，并向后引導(dǎo)進行優(yōu)化。

這種設(shè)計屬于“玄學(xué)”范疇，沒有大量的CFD模擬和風(fēng)洞實驗是一項艱巨的任務(wù)。對于每一個曲面來說，除了外形美觀之外，更重要的意義在于如何滿足功能需求，即兼顧實用性和空空氣動力學(xué)設(shè)計。

○輪拱和后視鏡的調(diào)整

上面提到的很多事情都與車輛建模的空空氣動力學(xué)設(shè)計細節(jié)有關(guān)。但在研發(fā)初期，當(dāng)車輛還處于污泥模型階段時，輪拱中的造型設(shè)計應(yīng)該如何調(diào)整？

這種設(shè)計是近年才有的特色細節(jié)。經(jīng)過大量的風(fēng)洞實驗，很多工程師發(fā)現(xiàn)，如果做一個彎曲的前輪拱擋板，將有利于空氣動設(shè)計。目前這種設(shè)計并不是蔚來獨有的，就像很多新上市的德系、日系、美系品牌汽車一樣，這種結(jié)構(gòu)也會存在。其目的是同時快速帶走輪拱內(nèi)的紊流，從而降低輪拱室內(nèi)的風(fēng)阻系數(shù)。

這也是一個很少有人關(guān)注的細節(jié)設(shè)計。當(dāng)后視鏡的固定點位于車門上時，車側(cè)的氣流可以快速流過車側(cè)窗，從而大大降低風(fēng)阻系數(shù)。那么后視鏡位置該怎么辦呢？由于固定點的改變，后視鏡固定柱可以與后視鏡殼體的主體配合進行優(yōu)化設(shè)計，使得后視鏡部分與車身側(cè)面之間的氣流可以獨立分割優(yōu)化，兩者之間不會相互影響。

再次，會有得有失，所以后視鏡設(shè)計會增加前門的鈑金成本，后視鏡視野過寬會對側(cè)面造成很大的盲點。如何處理這種平衡取決于車企的實力。

○編輯摘要:

在蔚來ES6的幫助下，我也有幸再次參觀了同濟風(fēng)洞實驗室。與其說蔚來ES6與同濟車輛研究所相比如何，不如給你一點關(guān)于空空氣動力學(xué)的知識，回答一下你不關(guān)注的小細節(jié)。至于蔚來ES6的價值不值得買，它在駕駛時的表現(xiàn)如何，我們還要等它的試駕體驗后才能評價。目前它在造型上做出的很多設(shè)計點都是現(xiàn)代空值得借鑒的空氣動力學(xué)規(guī)則，整體表現(xiàn)還是值得期待的。