[汽車之家 技術(shù)體驗]  這是一篇純粹的技術(shù)體驗文章，所以我就直接開門見山了。最近在中國品牌里有一件大事，主角就是剛發(fā)布不久的榮威i6。上汽號稱這款新車的風阻系數(shù)已經(jīng)做到了0.25，這個數(shù)據(jù)在中國傳統(tǒng)能源汽車領域里目前排名第一，全球排名第五。不過看多了PPT造車，聽多了不靠譜的吹牛，這一回上汽拿出的是真實數(shù)據(jù)嗎？于是我們決定玩?zhèn)�大的，不僅要讓上汽的工程師給我們好好講講i6的空氣動力學是怎么設計的，還得拿量產(chǎn)車在風洞里現(xiàn)場吹給我們看，當場拿成績說話。

■ 為什么突然開始聊風阻系數(shù)了？

　　這是我們開門見山的問題，中國品牌聊配置、聊空間、聊設計、聊做工用料，現(xiàn)在為什么突然開始聊風阻系數(shù)了？上汽設計總監(jiān)，我們的老熟人邵景峰一語道破天機：“空氣動力學在國內(nèi)的發(fā)展緩慢的原因，主要是國內(nèi)開設專門空氣動力學課程的學院太少，可能就只有吉林大學，很多車企對這塊的投入也并不大。而且我們這些設計師都不是工程專業(yè)出身的，空氣動力學是個非常復雜和枯燥的東西，所以一聽到這個內(nèi)容，上課就要睡覺了……（笑）”

　　但實際上，國外對于空氣動力學的研究一直以來都放在一個很高的優(yōu)先級上，基本上全球排名前幾位的車企也基本都擁有自己的風洞。盡管這玩意兒造價是天價，但大家仍然爭先恐后的去建，原因就是空氣動力學對于任何工業(yè)設計來說都真的太重要了。怎么個重要法呢？摩天大樓能否再大風中屹立不倒，你的愛車跑的穩(wěn)不穩(wěn)，油耗高不高，都和空氣動力學有著密切的關系。

　　歷史上有個最著名的案例講述了不重視空氣動力學的慘痛教訓，那就是美國“塔科馬大橋的困惑”。這座著名的海峽吊橋在設計之初就因為被發(fā)現(xiàn)橋面波浪狀運動已使一些建筑工人暈海，人們對它的安全問題很擔心。但塔科馬大橋還是通車使用了，并被稱這種運動對橋的結(jié)構(gòu)有益。通車使用后，司機駕車在橋上會見到車的前端上下起伏，有的司機不敢走這個橋，繞道而行，也有公眾會集到橋旁，把看這座橋當成娛樂。

　　1940年11月7日，在風中振顫了幾個月的塔科馬大橋，在風力作用下，由于沒有足夠的孔洞讓風從中穿過，最終導致橋面扭曲變形過大，轟然倒塌。值得一提的是，后來設計師的母校買下了塌橋的鋼鐵，并打成了一枚枚戒指，發(fā)給每個在校學生以示忠告。

　　所以接下來也就很好理解了，空氣動力學做的越好的車，風阻當然也就越小。那么風阻是怎么算出來的呢？其實我也不知道，就和你問我為何1+1=2一樣，無法求證。但是，風阻的計算則是有現(xiàn)成公式可以套用的，我們在高中物理中都接觸過，建立這個公式的大神名叫伯努利，而這個公式也很好記，就叫“伯努利公式”（為了方便記憶，你可以叫他“白努力公式”）：

　　當然了，這是一個理論值的運算公式，實際測試的時候當然還會有更多的不確定因素引入。但是從這個基礎公式中我們也不難發(fā)現(xiàn)，在同樣的車速下，空氣密度是一定的，同級別車型的正投影面積其實也差不多，所以真正影響到風阻大小的就是風阻系數(shù)。通過實際測算，車速100km/h的時候，大概有60%的動力輸出都被用來抵抗風阻，這也是為什么各大廠家要在降低車輛風阻系數(shù)上花大功夫的原因。

　　另一個數(shù)據(jù)則是風阻系數(shù)和油耗的關系，對于傳統(tǒng)能源汽車來說，目前國際上認可度較高的說法是風阻系數(shù)每降低10%，油耗能夠下降3%；而對于新能源汽車來說，風阻系數(shù)降低0.02，行駛里程就可以增加3km；所以汽車造型近百年的發(fā)展，也就是在為了降低一個又一個0.01Cd而努力。這其中三個值得紀念的車型分別是以下三款：

1.1982年第三代AUDI 100：第一臺風阻系數(shù)達到0.3的量產(chǎn)車
2.1999年PASSAT B5：首款強調(diào)風阻系數(shù)重要性的國產(chǎn)轎車，風阻系數(shù)僅為0.28
3.2016年BMW NEXT 100 Conecpt：截止到目前為止全球最佳氣動性能車，風阻系數(shù)為0.18

■ 榮威i6的0.25Cd處于什么水準？如何證明？結(jié)論如何？

　　說到榮威i6的風阻系數(shù)0.25大概在什么水準，如果刨去未上市的概念車和新能源汽車（后者對進氣的要求有限，設計上自由度更高），那么榮威i6目前在傳統(tǒng)能源汽車中排名是全球第五，排在它前面的分別是奔馳CLA（0.22Cd）、寶馬5系（0.22Cd）、奔馳E級（0.23Cd）、奧迪A4（0.23Cd）。這其中也不難看出德系老牌豪華車企，尤其是奔馳，在空氣動力學方面的造詣之高。

　　那怎么證明這個數(shù)據(jù)是靠譜的呢？這是開頭我們就提到過的，也很簡單，拉去風洞做測試！就在上汽集團所在地嘉定，正是我國第一個也是最大整車級風洞試驗場的所在地。2009年，同濟大學耗資接近5個億建造了擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的“上海地面交通工具風洞中心”，它包括了2座汽車整車風洞（氣動聲學和熱環(huán)境）和1個汽車造型/加工/設備維護中心。

　　參數(shù)方面，氣動聲學風洞噴口面積27㎡，試驗風速可達250km/h，設有五帶移動地面系統(tǒng)和六分量測試天平，測試段背景噪聲在風速140公里/小時時為65分貝，是國際上同等大小汽車風洞中最安靜的風洞。熱環(huán)境風洞則設有7/14㎡可變大小噴口，對應試驗最大風速200/100km/h，模擬溫度及相對濕度范圍分別為－20～+55℃和5～95%，并設有可變強度和角度的全光譜陽光模擬裝置以及雙軸驅(qū)動轉(zhuǎn)轂系統(tǒng)，能模擬各種氣候條件和車輛行駛工況。

　　所以，在這里實測i6的風阻系數(shù)到底是否像宣傳的那么牛X，自然是再合適不過了。當然了，在這里測試的價格也是不菲，1分鐘大概就要400人民幣左右，既是如此，同濟風洞中心還是常年被各大廠家早早預定掉，這也導致了我們只能在夜間來進行很短時間的測試。

　　測試環(huán)境當然也不是隨隨便便定的，現(xiàn)階段風阻系數(shù)的測試都使用穩(wěn)定的/固定的風速（140km/h）、對應風速的邊界層抽吸、地面移動帶和車輪轉(zhuǎn)速，來模擬車輛在實際工況中對應的平直路線行駛狀態(tài)。車輛的負重狀態(tài)則模擬為前排兩名75kg乘客和后排一名75kg乘客狀態(tài)，所以我們會看到車輛的懸架會呈現(xiàn)出被壓縮的狀態(tài)。這一點不同的廠家可能會有不同的設定，也有模擬三名70kg乘客的，但據(jù)工程師介紹，誤差也就在幾個count左右，基本上是可以被忽視的。（1count=0.001Cd）

　　很快的，最終的測試結(jié)果出爐，風洞控制室的顯示屏上跳出的三組數(shù)據(jù)清楚的表明：我們測試的這臺榮威i6 18T（1.0T）車型的風阻系數(shù)在0.2497-0.2517之間，最大誤差在1個count左右，完全符合廠家所宣傳的0.25Cd的數(shù)值。那么接下來的問題也就拋出來了，如此漂亮的數(shù)據(jù)背后，設計團隊和工程團隊到底是如何做到的呢？

■ 榮威i6到底隱藏著多少工程設計亮點？

　　所謂的工程設計亮點，其實真正是做到了設計和工程之間的相輔相成，用邵景峰的話說，“工程和設計之間一定是同步進行、緊密相關的。如果是定型了之后再去搞空氣動力學，已經(jīng)來不及了�！彼�以除了之前我們經(jīng)常提到的設計團隊之外，這里就不得不提常年在背后默默工作的工程團隊了。

　　上汽集團的流體技術(shù)組隸屬于整車集成部，伴隨著乘用車公司成立于2002年，現(xiàn)如今整個開發(fā)團隊共有15人，其中12人為碩士或博士學歷，4人工作經(jīng)驗達10年以上。在項目開始之初，團隊就對全球風阻成績最頂級的幾款車型進行了深入研究，例如在英國米拉風洞和法國S2A風洞對標研究了奔馳CLA、奔馳C220，又在同濟大學風洞研究了奧迪A4L、特斯拉Model S和普銳斯等等。這個過程不單是一個研究的過程，也是團隊學習吸收海外技術(shù)并繼而向其發(fā)起挑戰(zhàn)的過程，它耗費了大量的時間、人力以及財力，總計投入超過1000萬。

　　而實車的開發(fā)過程同樣要支出大量的人力和時間成本，榮威i6的空氣動力學開發(fā)流程要簡單的分為4個過程，分別是：概念設計、1:3縮比油泥模型測試、1:1等比例模型測試和試制樣車/量產(chǎn)車測試。在這個過程中，工程師們通常先使用計算機進行虛擬數(shù)值風洞仿真測試，原因很簡單，用計算機模擬成本低一些，這也是全球車廠共同的做法。

　　在計算機上得到一個大致的理論結(jié)果之后，然后工程團隊才會進入真正的風動進行論證。事實證明，往往計算機上模擬的很好的方案，到了現(xiàn)實中卻還有很大的改進空間，因此兩種測試通常都在不斷的交替進行之中，根據(jù)得出的結(jié)果修改再修改。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，單是i6一款車型，虛擬風洞仿真分析的次數(shù)就超過了1000次，而真實風洞的測試時間則超過了250小時，期間方案的修改優(yōu)化更是不計其數(shù)。

　　如今我們看到的榮威i6量產(chǎn)車型，就已然是最終的定型方案了。如果要把這臺車身上有關空氣動力學的設計進行一一分析的話，就不得不從三個方面來進行考量：1.氣流貼附 2.氣流切割 3.整體優(yōu)化。

1/氣流貼附

　　氣流貼附，顧名思義，就是讓氣流盡可能的緊貼車身表面流動。我們都知道越是圓潤光滑的表面，氣流的運動速度越快，而氣流跑的越快，就代表著風阻越小。所以我們看到設計團隊為榮威i6打造了一個寬大的弧形車頭，這樣的設計不僅耐看，同時當氣流經(jīng)過車頭的時候，也能夠有一個順滑的分流。車頭采用了低風阻的設計，包括進氣格柵在內(nèi)的各個迎風角度上都兼顧了行人碰撞和迎風面積，在這其中取了一個比較平衡的值。

　　“霧燈”位置的隔板和保險杠邊緣間的厚度做的很薄，斷面的曲率經(jīng)過調(diào)整后起到了導流的作用。A柱被設計的傾斜度很高，而且仔細觀察會發(fā)現(xiàn)A柱中央有一條明顯的折線，這也是斷面曲率調(diào)整后的結(jié)果，使得A柱能夠更貼合玻璃的角度，氣動性能更好，風阻自然也會更低。

　　輪圈造型也很講究，理論上來說完全不開孔的輪圈風阻是最低的，“所以我們經(jīng)�？吹杰囌股系母拍钴�，輪圈是全部封起來的，甚至我們看到過一些更前衛(wèi)的概念車上，他的輪圈條幅間距是可調(diào)的�！痹O計總監(jiān)邵景峰介紹說，“但實際量產(chǎn)的時候由于要考慮到重量、美觀和散熱等多方面因素，當然還有成本，所以肯定不會設計成概念車的樣子�！睒s威i6根據(jù)不同配置的車型共有兩款不同造型的輪圈，但它們之間實測的風阻系數(shù)差異不到1count，基本不會對車輛整體的風阻系數(shù)造成影響。

2/氣流切割

　　理論上來說，水滴形的車身設計是最有利于氣流貼附的，歷史上也確實出現(xiàn)過很多水滴形設計的汽車，比如最著名的1959年創(chuàng)造時速410.5公里世界紀錄的MG EX181。所以曾經(jīng)的人們真的一直認為，車尾做的越尖，動氣動力學表現(xiàn)就越好，但是后來發(fā)現(xiàn)并不是這樣。

　　按照理論公式設計出來的水滴造型汽車，或者就像EX181那樣只能乘坐一個人，而如果要保證后排的乘坐空間，就要把車位設計的很長很長，才能達到工程師想要的空氣動力學目標，那顯然不切實際。所以那個年代就誕生了很多的所謂流線型的汽車，車身線條看起來很漂亮，給人風阻很低的視覺效果，然而后來人們把這些車放到風洞里一吹就發(fā)現(xiàn)問題了�？此破交�的車尾線條卻無法避免因氣流無法迅速分離車體而導致的能量損耗，換言之，風阻一點都不小。

　　好在不久之后，汽車空氣動力學發(fā)展史上一件里程碑式的事件就誕生了，有工程師無意中發(fā)現(xiàn)，把水滴形車身的尾部斷掉，和沒斷效果是一樣的，甚至斷的越利落，空氣動力學表現(xiàn)還越好。其原理就是氣流能夠在車尾高速分離，使尾部產(chǎn)生一個低速的渦，而低速渦又產(chǎn)生高壓，推動汽車向前。目前全世界對于這一設計理解的最透徹，貫徹的最到位的就是最新款豐田普銳斯，其斷尾式設計讓人印象深刻，并且風阻系數(shù)僅有0.24，當然也確實有不少消費者詬病其造型讓人難以接受。

　　扯遠了，讓我們再回到榮威i6上來�，F(xiàn)在我們知道了氣流切割對于降低風阻來說非常重要的，所以在榮威i6的車尾就可以看到許多類似的設計。例如尾部后翼子板和尾燈組成的氣流分離面，在這里可以看到一處銳利的鋒邊。氣動工程師左輝輝告訴我們，其實設計師希望車尾能夠做的盡可能平滑，但是從空氣動力學的角度來說，這條棱線有助于氣流在這里迅速的分離車體。

　　C柱和行李廂的夾角，C柱與后翼子板側(cè)面的夾角，都經(jīng)過了不斷的優(yōu)化，使形面的過度盡可能的平滑。尾部的細微上翹其實也是根據(jù)車頂和后風擋的角度經(jīng)過精確測算的，它所形成的一個向下的壓力可以抵消車尾的升力。同時盡可能向外延伸，之后又反切的設計，同樣讓氣流在車尾部迅速得到分離，產(chǎn)生對風阻有力的低速渦，提升車尾的負壓。如果仔細觀察，你會很容易發(fā)現(xiàn)在榮威i6上，后備廂上沿才是最突出的位置，而非保險杠，這一設計也是處于空氣動力學所做的考量。

　　此外，后保險杠的設計需求則與前保險杠正好相反。還是這個問題，設計師希望后保險杠也能夠做的圓潤美觀，工程師的思路卻最好是棱角分明、前圓后方，當然這是很難實現(xiàn)的。所以開玩笑的時候左輝輝說，所有的氣動工程師都喜歡凱迪拉克的鉆石切割車尾，但每個品牌的設計語言都不一樣，所以很多時候就設計和工程兩方面就需要各做一些妥協(xié)。

　　當然了，妥協(xié)之余，工程團隊也會想更多的辦法在尾部再做一些幫助氣流快速分離的措施，比如車尾部的引流版，工程團隊同樣要求設計師在底部做出一條折線，用來幫助車底的氣流快速的分離出去。

3/整體優(yōu)化

　　在做氣動性設計的時候，不可能只單獨考慮一個方面。有了流線型的車頭，有了切分的車尾，風阻就可以變小了嗎？其實也未必，更多的還是需要工程團隊在細節(jié)上進行優(yōu)化。整個榮威i6項目的風洞實驗是按照階段開發(fā)要求來做的，前期主要優(yōu)化車身外造型設計，后期重點優(yōu)化系統(tǒng)間的氣動干涉問題。

　　在250多個小時的試驗中，車身外造型的重點區(qū)域優(yōu)化了如前保險杠、發(fā)動機艙蓋、后視鏡、A柱、頂蓋、C柱、后保險杠等等，干涉問題的優(yōu)化主要包括輪胎擾流板、發(fā)動機艙流動、下車體護板等。優(yōu)化的主旨都是通過減少分離產(chǎn)生的能量耗散來降低風阻系數(shù)，同時也降低了氣動噪聲源。我挑一些重點的優(yōu)化項目給大家細講。

　　首先是上汽自主研發(fā)的AGS主動進氣格柵，這是上汽首次在量產(chǎn)車型上使用這項技術(shù)，而同級別的車型中，以往我們只是在一些合資車型上才會見到這項配置。AGS在低溫狀態(tài)下是關閉的，可以快速的提高發(fā)動機水溫，而在高速工況下AGS也會關閉，這樣可以降低大概6%的整車風阻。實測的結(jié)果顯示，AGS關閉后90km/h的等速工況下，可以降低0.016Cd的整車風阻，百公里大概節(jié)約0.3L汽油。

　　此外，AGS最大的設計難點并不是硬件，而在于其開閉策略的制定，這與車輛的速度、外界環(huán)境溫度、濕度、水溫以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等等都有關聯(lián)。榮威i6的AGS系統(tǒng)共分為了11個擋位，標定這些擋位的開閉邏輯也耗費了不少時間。同時，我們可以看到前進氣格柵的開口并不是做的越大越好，而是在保證進氣量的前提下，和AGS的寬度做了匹配，而AGS格柵的兩側(cè)還做了密封處理，防止空氣正面沖擊發(fā)動機艙，產(chǎn)生影響風阻的紊流。

　　A柱集水條的風阻優(yōu)化也是中國品牌車型里比較少見的，之前類似的設計多見于大眾的一些車型。通過集水條與前風擋之間的凹槽設計，可以有效的約束A柱氣流，減少無序的氣流分離，大概可以降低約1.2%的風阻，90km/h等速油耗可以降低1%左右。同時，這樣的設計還可以防止雨水飛濺影響側(cè)窗的視野，一定程度上又提高了行車安全性。

　　后視鏡風阻系數(shù)早先公布的是0.01，量產(chǎn)之后被優(yōu)化到了0.009，這一數(shù)值已經(jīng)和奔馳CLA的后視鏡處于同一水準上了。有人說為什么后視鏡不放在門上，而要放在三角窗的位置？左輝輝給我們解釋到，由于每款車型的設計不同，所以后視鏡放在什么位置上，其實是有講究的。他們也嘗試過把后視鏡放在門上，但是氣動效果并沒有放在三角窗來的好。

　　整個后視鏡的零件設計周期超過了一年，期間團隊不斷的對其進行優(yōu)化。我們可以看到現(xiàn)有的后視鏡不僅數(shù)據(jù)優(yōu)秀，而且造型也非常漂亮，氣流在經(jīng)過后視鏡的時候會往里收，而不是往外擴，這樣的設計有利于減小流向尾部的渦流。后視鏡的基座被做的很薄，并且迎風面呈現(xiàn)錐形的造型，上下沿的傾斜角度也是經(jīng)過測算之后的結(jié)果。

　　在后視鏡的設計過程中有一個小插曲，現(xiàn)在我們在量產(chǎn)車的后視鏡上可以見到一條細小的棱線，而當時設計的時候其實是沒有的。在做風洞測試的時候，當車速達到約80km/h，之前的后視鏡就會產(chǎn)生很大的風噪。這個問題一度讓工程師們束手無措，即使是后來請來了保時捷的氣動設計團隊尋求幫助，對方也僅僅是能將問題的范圍縮小至后視鏡罩的上沿。最后，還是經(jīng)過了無數(shù)次的造型微調(diào)之后，才找到了這個看似微不足道卻十分有效的解決方案——將后視鏡棱線上沿抬升1mm。

　　輪拱的造型上也有講究，一個良好的氣動設計，需要在氣流通過輪拱前端的時候，能夠被成功的引導并繞過車輪�！拔覀兘�(jīng)常見到有些車輛，尤其是改裝車，會出于美觀，或者是為了操控而犧牲一些氣動性的讓車輪凸出車身之外，其實這樣是會增加風阻的。對于家用車來說，車輪還是需要盡量的藏在車身內(nèi)部一些，或者與邊緣齊平也是可以的。”左輝輝說。

　　最后則是車底的優(yōu)化，榮威i6在早期建立1:1等比例模型的階段就已經(jīng)開始對底盤進行全方位覆蓋測試了。而在最終量產(chǎn)之后，i6也是不惜成本的標配了全覆蓋底盤護板。這里有兩個關鍵詞，分別是NACA DUCT技術(shù)和高爾夫球形曲面技術(shù)。前者是一種由前美國國家航空咨詢委員會（NACA，NASA的前身）開發(fā)的進氣口造型，具體原理就不解釋了，目的就是可以幫助進氣順暢，減小風阻。而在i6的車頭護板上，可以見到多出使用NACA DUCT技術(shù)的地方。

　　而在靠后方的車身護板上，參考的又是高爾夫球表面凹坑的這樣一個設計。其實最早的高爾夫球都是光面設計的，但是打起來的時候會發(fā)飄，后來人們發(fā)現(xiàn)有一些用過的高爾夫球，表面有很多小凹坑之后，打出去反而會好控制很多。結(jié)果根據(jù)測算，光滑的表面雖然可以加速氣流的通過速度，但是穩(wěn)定性上卻不是特別好。放到車輛的底盤上來，它和車身就有所不同了。車輛的底盤不僅需要氣流通過速度快，更需要有很強的高速穩(wěn)定性。

　　于是我們看到榮威i6的車身護板也采用了類似高爾夫球的曲面技術(shù)，并且在兩側(cè)還有一些小的導流槽設計，這樣的話就可以讓車輛在高速行駛的時候更加的穩(wěn)定。同時呢，雖然根據(jù)配置的不用，以及未來新能源車的布局考量，i6會有兩套不同的后懸架結(jié)構(gòu)，但是因為車身護板的末端又采用了反斜面優(yōu)化，剛好避免了氣流直接撞擊后懸架增加阻力。有了這樣完整的底盤護板之后，可以在90km/h等速環(huán)境下降低9.2%的風阻和7.3%的油耗。

　　另外還有一些細小的優(yōu)化，比如前進氣格柵鍍鉻飾條的弧度設計、空調(diào)新風進風口的布局、B柱和C柱超薄貼面、備胎倉等區(qū)域的氣流管理等，實際整車上幾乎處處都涉及到空氣動力學的優(yōu)化，這里也就不再多做介紹了。

編輯點評：

　　寫了那么多之后，我真的不知道編輯點評還能寫點什么，這是實話……在驗證榮威i6的風阻系數(shù)以及和上汽工程師的交流中，可以感受到對方十足的誠意和對產(chǎn)品的高度自信，0.25Cd也不是終點，據(jù)說之后的產(chǎn)品還會有更出色的空氣動力學表現(xiàn)。文章結(jié)尾處是上汽流體技術(shù)組負責空氣動力學的工程師左輝輝在對話結(jié)束后給我們發(fā)來的拿手機錄制的原創(chuàng)講解視頻，我們經(jīng)過簡單的剪輯之后將它貼在下邊，有興趣的朋友可以點開播放，還是很漲姿勢的。而這一期的上汽榮威i6風洞測試和技術(shù)分享文章也就到這里了，各位下次再見。（文/圖/攝 汽車之家 黃正橋 視頻后期/劉巍�。�

以下是上汽工程師左輝輝原創(chuàng)空氣動力學講解視頻——