[汽車之家 技術(shù)]　　雖然它看不見、摸不著，但是高速行駛中的車輛卻不容忽視它的存在，如果利用得當(dāng)，它所產(chǎn)生的積極效果可能會(huì)超出你的想象。而超級(jí)跑車更是離不開它的協(xié)助，仔細(xì)觀察那精雕細(xì)琢的每一處車身細(xì)節(jié)，這都是工程師極盡可能地利用空氣在為車輛提供出色的性能和行駛穩(wěn)定性。

　　空氣通常給人們的感覺是輕柔、溫雅的，但是運(yùn)動(dòng)中的空氣卻充滿著力量，這種力量可以讓重達(dá)上百噸的飛機(jī)沖向藍(lán)天，反過來，它也可以讓賽車產(chǎn)生遠(yuǎn)超過自身重量的下壓力，使其緊貼地面。​

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​● 伯努利原理

​　　在日常生活中，我們可以很容易地感受到空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的存在。當(dāng)你坐在一輛行駛的車輛中，將手伸出車外并嘗試著不斷調(diào)整手與迎風(fēng)方向的角度，這時(shí)你便可以感受到空氣的升力和下壓力。

　　我們還可以通過一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來感受空氣動(dòng)力學(xué)的奇妙之處：找一張A4大小的白紙，雙手捏住紙的兩個(gè)長邊，讓短邊貼著自己的嘴唇，此時(shí)紙的另一端是自然下垂的。如果對(duì)紙的上表面快速吹氣，會(huì)發(fā)現(xiàn)紙就這樣飄起來了，當(dāng)你停止吹氣后，紙會(huì)再次恢復(fù)自然下垂的狀態(tài)，如果將這個(gè)原理反向應(yīng)用于跑車或者賽車上，空氣會(huì)將車輛緊緊地壓在地面上。

　　關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理研究，從亞里士多德(公元前384-322年)就開始了，直到18世紀(jì)，由丹尼爾·伯努利提出的“伯努利原理”，才較為準(zhǔn)確的揭示了這個(gè)現(xiàn)象，而這套理論的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用最簡單的話來講就是：在水流或氣流里，如果速度小，壓強(qiáng)就大；如果速度大，壓強(qiáng)就小。這樣來看，當(dāng)你向紙的上表面吹氣時(shí)，氣流的速度會(huì)加快，從而導(dǎo)致白紙上表面的壓強(qiáng)減小，壓強(qiáng)大的下側(cè)就會(huì)將紙向上推，這樣白紙就如我們看到的那樣飄起來了。

　　此原理首次應(yīng)用于汽車上的實(shí)例可謂是汽車界最偉大的發(fā)明之一——化油器。當(dāng)活塞處于吸氣沖程時(shí)，空氣被吸入管內(nèi)，并在流經(jīng)相對(duì)狹窄的喉管時(shí)流速加大，從而壓強(qiáng)變小，汽油便從安裝于狹窄部位的噴管流出，被噴成霧狀，形成油氣混合物進(jìn)入氣缸。

　　了解空氣動(dòng)力學(xué)的基本原理以及常見的實(shí)例將有助于我們理解超跑以及賽車的外形設(shè)計(jì)。一輛車在行使時(shí)，會(huì)對(duì)靜止的空氣造成沖擊，空氣因此會(huì)向車的四周流動(dòng)，一部分流經(jīng)車體表面，一部分躥入車底，還有一部分會(huì)進(jìn)入車體內(nèi)部，如何高效的疏導(dǎo)和利用這些氣流來為車輛提供充足的下壓力，同時(shí)迅速帶走發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量對(duì)于超跑來說則顯得尤為重要。

　  不過相比于賽車，增加下壓力并非是民用級(jí)超跑所要追求的一切，因?yàn)樽非笙聣毫�和減小空氣阻力就像翹翹板的兩端。車輛在高速行駛時(shí)（100km/h以上），發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功絕大部分要用于克服空氣阻力，所以對(duì)于講求排放和油耗的民用車來說，如何減小空氣阻力也顯得十分重要，而成功的關(guān)鍵是如何在最大下壓力與最低空氣阻力之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。下面我們來看看超跑是如何利用這些氣流的。

● 車身表面的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)

　　首先要說明，作為民用級(jí)的超跑，其車身表面不能遍布像賽車一樣經(jīng)過大量風(fēng)洞試驗(yàn)、紛繁復(fù)雜并對(duì)車身氣流的疏導(dǎo)起到承前啟后作用的翼片，因?yàn)檫@將使得車輛看上去不是特別具有美感。而根據(jù)車輛的品牌傳承、設(shè)計(jì)理念、市場定位等因素，絕大部分超跑在外形上都遵循了光滑、流暢的設(shè)計(jì)原則，這也使得空氣從車輛四周平緩流過，將阻力減至最小。

　　其實(shí)仔細(xì)觀察超跑的側(cè)面造型，就不難發(fā)現(xiàn)從車頭至車尾的線條呈中間高兩邊低的弧形，而車底則十分的平坦，而這個(gè)形狀十分類似機(jī)翼的截面。當(dāng)在單位時(shí)間內(nèi)，氣流流過這個(gè)機(jī)翼形狀的物體時(shí)，由于車體上方的路程相對(duì)更長，所以上方流過的氣體一定較從車體下方流過得快，如此一來便會(huì)產(chǎn)生一股浮升力。

　　隨著車速的提高，浮升力會(huì)加大，同時(shí)下壓力的損失也在加大。雖然車體上下方的壓力差可能只有一點(diǎn)點(diǎn)，但是由于車體上下的面積較大，微小的壓力差便會(huì)造成明顯的抓著力的差別。一般而言，車尾更容易受到浮升力的影響，而車頭部分也會(huì)因此受到牽連，導(dǎo)致操控穩(wěn)定性差。

——車頭部分

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　　超跑的前機(jī)艙蓋配合傾斜角度很大的前風(fēng)擋玻璃本身可以產(chǎn)生一些下壓力，由于很多超跑都采用發(fā)動(dòng)機(jī)中置或者后置的布局，所以前機(jī)蓋通常留給空氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)人員較大的發(fā)揮空間，比如通過在機(jī)艙蓋上開槽的方式來對(duì)氣流進(jìn)行合理的引導(dǎo)，從而額外產(chǎn)生一部分的下壓力。

　　隨著材料學(xué)的發(fā)展，工程人員開發(fā)出了一種被動(dòng)可變形的擾流翼，這項(xiàng)技術(shù)曾經(jīng)打著技術(shù)規(guī)則的擦邊球在F1中短暫出現(xiàn)過，不過后來還是被禁用，但是這并不妨礙它在民用車上的大展拳腳。這種翼片由柔性良好的材料制成，彎道時(shí)由于車速較慢，導(dǎo)致風(fēng)阻系數(shù)較低，使得翼片基本保持原先相對(duì)陡峭的形狀，一旦車輛高速行駛，更大的風(fēng)阻系數(shù)會(huì)把翼片吹得更平，有助于減小空氣阻力。

　　對(duì)于超跑來說，“快”是它們一個(gè)最為顯著的標(biāo)簽，但是也不可忽視它們所擁有的強(qiáng)大制動(dòng)能力，若要使制動(dòng)系統(tǒng)在連續(xù)高負(fù)荷的條件下穩(wěn)定工作，則少不了散熱系統(tǒng)的輔助，所以流經(jīng)車頭的一部分空氣就需要合理地導(dǎo)入到制動(dòng)系統(tǒng)來為其散熱，而這也屬于對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用。

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——車身中部

　　車身中部通常是空氣動(dòng)力學(xué)很少做文章的地方，工程師更多的是對(duì)現(xiàn)有的車身部件進(jìn)行優(yōu)化，比如凸出車身的后視鏡往往會(huì)擾亂行進(jìn)中順暢的氣流，如果能夠很好的對(duì)其加以利用（比如它伸出車外的距離、大小、造型等），后視鏡還能起到梳理氣流的作用，車尾部在接受到這些平穩(wěn)順暢的氣流后，也可以獲得更高效的空氣動(dòng)力學(xué)特性。此外將門把手設(shè)計(jì)成隱藏式的，都可以減少亂流的產(chǎn)生。

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　　由于很多超跑采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置的布局，所以在車門后方會(huì)開有相應(yīng)的進(jìn)氣孔，一部分氣流用來給發(fā)動(dòng)機(jī)提供進(jìn)氣，另一部分則用來提供散熱。

——車尾部分

　　前面提到車尾部通常是一輛車最需要下壓力的地方，首先是車尾在高速行駛時(shí)更容易產(chǎn)生升力。其次很多超跑都采用后輪驅(qū)動(dòng)，所以車輛后部更需要充足的下壓力來確保抓地力。此外氣流流經(jīng)車尾后由于失去了車身的依附，從而變得混亂不堪，這種亂流會(huì)破壞車輛的行駛穩(wěn)定性，車速越高越明顯，所以針對(duì)車尾部的氣流疏導(dǎo)顯得十分必要。

　　很多超跑的尾部都安裝有擾流翼，有固定式的，也有根據(jù)車速可自動(dòng)升起和收回的，這種尾翼在低速時(shí)不影響車輛的外形，使其整體保持平整，同時(shí)在車輛制動(dòng)時(shí)會(huì)升起并提供輔助的制動(dòng)；在高速時(shí)它可以對(duì)氣流進(jìn)行疏導(dǎo)并產(chǎn)生下壓力。

『固定式擾流翼』

『可自動(dòng)升降的擾流翼』

　　此外，帕加尼Huayra可謂將翼片的作用發(fā)揮到了極致，該車前后分別安裝有4塊可自動(dòng)升降的翼片。在車輛行駛時(shí)，每塊翼片都可以單獨(dú)控制，電腦會(huì)根據(jù)目前的車身姿態(tài)來實(shí)時(shí)地調(diào)整每個(gè)翼片開啟的角度，從而使車身的姿態(tài)趨于平穩(wěn)，減少轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)傾以及制動(dòng)時(shí)的俯沖姿態(tài)。

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​——車輪部分

　　車輛在行駛時(shí)，車輪是唯一與空氣接觸但又自身運(yùn)動(dòng)的部件，而它的旋轉(zhuǎn)會(huì)極大的擾亂流經(jīng)車身的氣流，好在民用級(jí)的車輛都有車輪罩，不過這對(duì)于超跑來說或許還不夠，設(shè)計(jì)人員依然要通過特殊的設(shè)計(jì)來進(jìn)一步改善車輪罩周圍的氣流。但是對(duì)車輪其外部被稱作空氣簾的兩個(gè)附加垂直進(jìn)氣口，可以明顯減少亂流，改善輪罩周圍的氣流。

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● 可以加快車底氣流速度的擴(kuò)散器​

　　下面我們?cè)賮砜纯窜嚨椎目諝鈩?dòng)力學(xué)效應(yīng)是如何應(yīng)用的。由于在車身上增加擾流翼都不可避免的會(huì)增加空氣阻力，所以人們就開始琢磨如何在底盤上做文章。根據(jù)伯努利的理論，如果能夠讓流經(jīng)車底的氣流速度加快，甚至超過車身表面的氣流速度，那么就可以在底盤區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)的低壓區(qū)，那么車輛在大氣壓的作用下就可以緊貼地面，對(duì)于這種現(xiàn)象我們通常也稱為“地面效應(yīng)”。

　　其實(shí)這個(gè)看似簡單的原理，直到上世紀(jì)七十年代末才首次應(yīng)用于汽車上，當(dāng)然這依然是先出現(xiàn)在F1賽場上。賽車和地面的距離越貼近，該效應(yīng)越能得到充分發(fā)揮，由于應(yīng)用此技術(shù)的賽車成績斐然，這項(xiàng)技術(shù)后來被嚴(yán)格加以限制。

『1978年的布拉漢姆BT46B賽車』

　　除此之外，更有甚者直接在車尾部安裝一個(gè)可以高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，它可以把車底的氣流快速抽出并導(dǎo)出車外，這無疑進(jìn)一步提升了地面效應(yīng)，不過這種極端的激進(jìn)分子只能落個(gè)被迅速取締的結(jié)果。

　　民用級(jí)超跑當(dāng)然不需要如此極端的地面效應(yīng)，而要想加快車底的氣流速度，首先要確保盡可能少的凸出物對(duì)車底氣流的干擾，所以平整的底盤是個(gè)關(guān)鍵。其次，則少不了擴(kuò)散器的功勞。

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　　擴(kuò)散器位于車輛的尾部，它的作用主要在兩方面：一是其自身可以在車尾部制造一定的下壓力，并為車尾部的氣流進(jìn)行疏導(dǎo)；第二個(gè)作用類似于前面講到的在車尾部所安裝的風(fēng)扇，它可以從車的下方抽走空氣，從而在車輛的底盤部分形成一個(gè)低壓區(qū)域。民用級(jí)超跑的擴(kuò)散器不像賽車一樣設(shè)計(jì)得如此復(fù)雜精致，所以它所能起到的作用也相對(duì)有限。要想擴(kuò)散器發(fā)揮出最大的效能，從氣流進(jìn)入車頭部位就要開始考慮如果進(jìn)行合理的引導(dǎo)，配合平整的底盤以及適當(dāng)?shù)碾x地間隙，最終將氣流引導(dǎo)至擴(kuò)散器來加速氣流流動(dòng)。 

總結(jié)：

　　 空氣動(dòng)力學(xué)在科學(xué)的范疇里是一門比較艱深的學(xué)科，所研究的東西是看不見摸不著的，但是對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體，又確實(shí)不可忽視它的存在，超跑相比普通家用車要更注重空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)不但可以最大化的減小車輛前進(jìn)的阻力，同時(shí)可確保為車輛提供所需的下壓力。（文/汽車之家 馮景毅）

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