[汽車(chē)之家 技術(shù)]　　雖然它看不見(jiàn)、摸不著，但是高速行駛中的車(chē)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(chē)更是離不開(kāi)它的協(xié)助，仔細(xì)觀察那精雕細(xì)琢的每一處車(chē)身細(xì)節(jié)，這都是工程師極盡可能地利用空氣在為車(chē)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(jué)是輕柔、溫雅的，但是運(yùn)動(dòng)中的空氣卻充滿(mǎn)著力量，這種力量可以讓重達(dá)上百?lài)嵉娘w機(jī)沖向藍(lán)天，反過(guò)來(lái)，它也可以讓賽車(chē)產(chǎn)生遠(yuǎn)超過(guò)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(chē)輛中，將手伸出車(chē)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(guò)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)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(zhǎng)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(lái)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(chē)或者賽車(chē)上，空氣會(huì)將車(chē)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(kāi)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(jiǎn)單的話來(lái)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(lái)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(lái)了。

　　此原理首次應(yīng)用于汽車(chē)上的實(shí)例可謂是汽車(chē)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(jiàn)的實(shí)例將有助于我們理解超跑以及賽車(chē)的外形設(shè)計(jì)。一輛車(chē)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(chē)的四周流動(dòng)，一部分流經(jīng)車(chē)體表面，一部分躥入車(chē)底，還有一部分會(huì)進(jìn)入車(chē)體內(nèi)部，如何高效的疏導(dǎo)和利用這些氣流來(lái)為車(chē)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(lái)說(shuō)則顯得尤為重要。

　  不過(guò)相比于賽車(chē)，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(chē)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(chē)來(lái)說(shuō)，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(lái)看看超跑是如何利用這些氣流的。

● 車(chē)身表面的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)

　　首先要說(shuō)明，作為民用級(jí)的超跑，其車(chē)身表面不能遍布像賽車(chē)一樣經(jīng)過(guò)大量風(fēng)洞試驗(yàn)、紛繁復(fù)雜并對(duì)車(chē)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(chē)輛看上去不是特別具有美感。而根據(jù)車(chē)輛的品牌傳承、設(shè)計(jì)理念、市場(chǎng)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(chē)輛四周平緩流過(guò)，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(chē)頭至車(chē)尾的線條呈中間高兩邊低的弧形，而車(chē)底則十分的平坦，而這個(gè)形狀十分類(lèi)似機(jī)翼的截面。當(dāng)在單位時(shí)間內(nèi)，氣流流過(guò)這個(gè)機(jī)翼形狀的物體時(shí)，由于車(chē)體上方的路程相對(duì)更長(zhǎng)，所以上方流過(guò)的氣體一定較從車(chē)體下方流過(guò)得快，如此一來(lái)便會(huì)產(chǎn)生一股浮升力。

　　隨著車(chē)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(chē)體上下方的壓力差可能只有一點(diǎn)點(diǎn)，但是由于車(chē)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(chē)尾更容易受到浮升力的影響，而車(chē)頭部分也會(huì)因此受到牽連，導(dǎo)致操控穩(wěn)定性差。

——車(chē)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(guò)在機(jī)艙蓋上開(kāi)槽的方式來(lái)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(kāi)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(guò)，不過(guò)后來(lái)還是被禁用，但是這并不妨礙它在民用車(chē)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(chē)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(chē)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(lái)說(shuō)，“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(chē)頭的一部分空氣就需要合理地導(dǎo)入到制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)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(chē)身中部

　　車(chē)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(chē)身部件進(jìn)行優(yōu)化，比如凸出車(chē)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(chē)外的距離、大小、造型等），后視鏡還能起到梳理氣流的作用，車(chē)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(mén)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(chē)門(mén)后方會(huì)開(kāi)有相應(yīng)的進(jìn)氣孔，一部分氣流用來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)提供進(jìn)氣，另一部分則用來(lái)提供散熱。

——車(chē)尾部分

　　前面提到車(chē)尾部通常是一輛車(chē)最需要下壓力的地方，首先是車(chē)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(chē)輛后部更需要充足的下壓力來(lái)確保抓地力。此外氣流流經(jīng)車(chē)尾后由于失去了車(chē)身的依附，從而變得混亂不堪，這種亂流會(huì)破壞車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性，車(chē)速越高越明顯，所以針對(duì)車(chē)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(chē)速可自動(dòng)升起和收回的，這種尾翼在低速時(shí)不影響車(chē)輛的外形，使其整體保持平整，同時(shí)在車(chē)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(chē)前后分別安裝有4塊可自動(dòng)升降的翼片。在車(chē)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(chē)身姿態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)地調(diào)整每個(gè)翼片開(kāi)啟的角度，從而使車(chē)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(chē)輪部分

　　車(chē)輛在行駛時(shí)，車(chē)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(chē)身的氣流，好在民用級(jí)的車(chē)輛都有車(chē)輪罩，不過(guò)這對(duì)于超跑來(lái)說(shuō)或許還不夠，設(shè)計(jì)人員依然要通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)一步改善車(chē)輪罩周?chē)�的氣流。但是�?duì)車(chē)輪其外部被稱(chēng)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?chē)�的氣流�?p align="center">​

● 可以加快車(chē)底氣流速度的擴(kuò)散器​

　　下面我們?cè)賮?lái)看看車(chē)底的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)是如何應(yīng)用的。由于在車(chē)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(kāi)始琢磨如何在底盤(pán)上做文章。根據(jù)伯努利的理論，如果能夠讓流經(jīng)車(chē)底的氣流速度加快，甚至超過(guò)車(chē)身表面的氣流速度，那么就可以在底盤(pán)區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)的低壓區(qū)，那么車(chē)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(chēng)為“地面效應(yīng)”。

　　其實(shí)這個(gè)看似簡(jiǎn)單的原理，直到上世紀(jì)七十年代末才首次應(yīng)用于汽車(chē)上，當(dāng)然這依然是先出現(xiàn)在F1賽場(chǎng)上。賽車(chē)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(chē)成績(jī)斐然，這項(xiàng)技術(shù)后來(lái)被嚴(yán)格加以限制。

『1978年的布拉漢姆BT46B賽車(chē)』

　　除此之外，更有甚者直接在車(chē)尾部安裝一個(gè)可以高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，它可以把車(chē)底的氣流快速抽出并導(dǎo)出車(chē)外，這無(wú)疑進(jìn)一步提升了地面效應(yīng)，不過(guò)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(chē)底的氣流速度，首先要確保盡可能少的凸出物對(duì)車(chē)底氣流的干擾，所以平整的底盤(pán)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(chē)輛的尾部，它的作用主要在兩方面：一是其自身可以在車(chē)尾部制造一定的下壓力，并為車(chē)尾部的氣流進(jìn)行疏導(dǎo)；第二個(gè)作用類(lèi)似于前面講到的在車(chē)尾部所安裝的風(fēng)扇，它可以從車(chē)的下方抽走空氣，從而在車(chē)輛的底盤(pán)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(chē)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(chē)頭部位就要開(kāi)始考慮如果進(jìn)行合理的引導(dǎo)，配合平整的底盤(pán)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(lái)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(mén)比較艱深的學(xué)科，所研究的東西是看不見(jiàn)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(chē)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(chē)輛前進(jìn)的阻力，同時(shí)可確保為車(chē)輛提供所需的下壓力。（文/汽車(chē)之家 馮景毅）

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