消費(fèi)者在購車時(shí)，少不了對車輛加速性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性的考量。但除了賬面上的馬力和工信部油耗外，其實(shí)一臺車的風(fēng)阻系數(shù)，也會對車輛的加速性能和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。這種影響會有多嚴(yán)重呢？又有哪些方法能有效降低風(fēng)阻系數(shù)呢？這便是我們今天要討論的問題。
對于行駛中的汽車來說，只有發(fā)動機(jī)動力大于三種阻力，車輛才有可能加速到目標(biāo)時(shí)速。其中，第一種阻力是輪胎與地面之間的摩擦阻力；第二種阻力是車上負(fù)責(zé)傳動的各個(gè)零部件阻力；最后一個(gè)阻力，就是空氣阻力，也被稱為風(fēng)阻。
雖然空氣是種看不見摸不著的物質(zhì)，但如果物體與空氣之間形成相對速度后，空氣就會變得不再那么“透明”。比如當(dāng)車輛快速行駛時(shí)，如果將手伸出窗外，整個(gè)胳膊瞬間就會感受到一股向后拽動的力，這便是空氣阻力在發(fā)生作用（此處只是舉例，大家千萬不要將手伸出車外）。同理，風(fēng)阻越大的車，胳膊受到向后的拖拽力也就越強(qiáng)，也就需要更多的動力來突破阻力，自然也就越費(fèi)油。
為了賦予空氣阻力一個(gè)可以量化的數(shù)值，人類便發(fā)明了風(fēng)阻系數(shù)--“Cd”。計(jì)算公式則為：風(fēng)阻系數(shù)=正面風(fēng)阻力x2÷（空氣密度x正面投影面積x車速的平方）。其中正面風(fēng)阻力的單位為牛，正面投影面積為平方米，車速則是不太常用的米/每秒。經(jīng)過計(jì)算后，Cd的數(shù)值越大，則表明該物體的風(fēng)阻越大，反之亦然。
什么是空氣阻力？
當(dāng)我們知道了什么是風(fēng)阻系數(shù)后，就可以來探討車輛行進(jìn)時(shí)所面對的空氣阻力了。計(jì)算空氣阻力公式是：空氣阻力=（空氣密度x車速²x車輛正投影面積x風(fēng)阻系數(shù)）÷2。根據(jù)公式可以發(fā)現(xiàn)，影響一臺車空氣阻力大小的，除了我們剛剛說的風(fēng)阻系數(shù)外，還有車輛的正投影面積以及車速。至于另一個(gè)變量--空氣密度，雖然也會隨著氣溫的變化而變化，不過由于跟車無關(guān)，所以今天我們就不討論了。
在公式中，由于車速是取平方數(shù)值的關(guān)系，所以對于最終結(jié)果，也就是車輛的空氣阻力有著極大的影響。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，一臺車在80km/h的時(shí)速下，大概有60%左右的動力是用來克服空氣阻力的。而當(dāng)速度達(dá)到200km/h時(shí)，那么這臺車當(dāng)前輸出動力的85%都將耗費(fèi)在打破空氣阻力上。也正因如此，風(fēng)阻才是影響車輛最高時(shí)速的罪魁禍?zhǔn)住?/font>
圖中綠色區(qū)域?yàn)檎队皡^(qū)域
除了車輛的行駛速度外，車輛的正投影面積同樣也會對車輛的空氣阻力產(chǎn)生影響。那么何為車輛的正投影面積呢？對于車輛來說，只要能迎面直接撞上風(fēng)的都是正投影面積，也就是上圖中的綠色區(qū)域。所以，減小車輛正面的正面投影區(qū)域，便能在同等時(shí)速下降低空氣阻力和風(fēng)阻系數(shù)。
降低風(fēng)阻系數(shù)的方法
對于汽車而言，降低正面投影面積最有效的方法就是將車拍扁，最好扁成一張紙。只可惜，由于車輛有載人和拉貨的需求，所以拍扁肯定是不現(xiàn)實(shí)的。這時(shí)我們就得通過各種方法來降低車輛的高度和寬度，以此來降低車輛的正投影面積，從而減小風(fēng)阻。不同正投影面積對風(fēng)阻的影響是巨大的，比如同樣是方盒子造型的鈴木吉姆尼和奔馳G級，只是因?yàn)槌叽绲牟煌�，二者的風(fēng)阻系數(shù)就相差了將近一倍，其中吉姆尼的風(fēng)阻系數(shù)為0.28，而奔馳G級為0.54。
2.流線型設(shè)計(jì)
流線型設(shè)計(jì)開始于上世紀(jì)50年代，車身之所以從之前的方形演變?yōu)榱肆骶�型，除了審美循環(huán)的關(guān)系外，更重要的是對汽車性能的追求。
比如在上世紀(jì)50年代，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)馬力遇到了瓶頸，所以各個(gè)車廠都在為提高車輛的最高時(shí)速和加速能力，盡可能地將車身打造成空氣阻力更低的水滴形，也就是流線型。隨后，當(dāng)發(fā)動機(jī)技術(shù)有所突破后，又有不少廠商為了造型需求在車身上使用了方正設(shè)計(jì)。而現(xiàn)如今，除了那些主打硬派的車型外，汽車無一例外地又回歸了流線設(shè)計(jì)，只不過這一次設(shè)計(jì)變革的驅(qū)動力，變?yōu)榱擞秃姆ㄒ?guī)，車企只能盡可能通過流線型車身來提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
在自然界中，水滴是最符合流線型的物質(zhì)，同時(shí)也是目前已知風(fēng)阻系數(shù)最小的物質(zhì)，大概在0.05左右。之所以水滴能擁有最低的風(fēng)阻系數(shù)，主要原因就是水具有極高的可塑性。當(dāng)水滴快速穿過空氣時(shí)，空氣就像刀子一樣把水滴塑造成了最容易通過的造型，而這個(gè)造型就是自然界中水滴的形狀。
回歸到車上，更大角度的引擎蓋以及擋風(fēng)玻璃，都可以在不改變正投影面積的情況下，最大程度降低車輛的風(fēng)阻。比如豐田的普銳斯，從第一代開始就采用了超大斜率的擋風(fēng)玻璃，從而在當(dāng)時(shí)達(dá)到了非常領(lǐng)先的0.28Cd。
3、減少開孔
在空氣動力學(xué)上，開孔越少，空氣阻力也就越小。比如對空氣阻力十分在意的電動車，它們的車頭設(shè)計(jì)基本都在向一個(gè)平滑的曲面進(jìn)行著演變。像是封閉式的中網(wǎng)設(shè)計(jì)，為的就是盡可能降低前臉開孔所造成的空氣阻力。
前臉開孔之所以會增加空氣阻力，主要是因?yàn)榭諝庥龅介_孔后，會被強(qiáng)行“切割”成兩半，而這個(gè)切割的過程就會產(chǎn)生阻力。再加上被切開的空氣因?yàn)榱鲃勇窂讲痪邆淇諝鈩恿W(xué)效應(yīng)，所以還會產(chǎn)生亂流。結(jié)果就是車輛空氣阻力大幅增加，最終影響到油耗或電耗。
不過，對于散熱有很高需求的燃油車來說，封閉式中網(wǎng)肯定是不行的。所以一些車型便會使用主動式進(jìn)氣格柵，在車輛剛啟動或者周圍環(huán)境溫度過低時(shí)封閉進(jìn)氣格柵，從而實(shí)現(xiàn)快速暖機(jī)的效果。同時(shí)，主動式進(jìn)氣格柵還能在高速時(shí)通過閉合來降低風(fēng)阻。
4.長車尾設(shè)計(jì)
除了撞風(fēng)會影響風(fēng)阻系數(shù)外，車輛上、下兩段氣流在車尾的再次合并，同樣會影響車輛的風(fēng)阻系數(shù)，同時(shí)對車輛的極速和油耗產(chǎn)生影響。
同一款車型，兩廂版的風(fēng)阻系數(shù)會明顯大于三廂版本。而造成這個(gè)結(jié)果的主要原因，就是車尾處亂流所導(dǎo)致的。
如上圖所示，無論是兩廂車還是三廂車，氣流在經(jīng)過車頂后都會順著后車窗向下流動，但由于在后備箱“結(jié)束后”，沒有后續(xù)流動路徑的關(guān)系，便會被車尾的低壓區(qū)吸入。與此同時(shí)，車底的氣流也會被吸入車尾的真空區(qū)。此時(shí)，車底和車頂兩股被吸入的氣流在交合后便會產(chǎn)生出不穩(wěn)定的亂流。不過，由于真空區(qū)“吸力”大小是由上、下氣流之間的高度差決定的。所以上、下高度差更大的兩廂車自然就會產(chǎn)生更多的亂流。
而避免亂流的最佳方法就是使用更長的楔形車尾，讓上面的氣流與下面的氣流盡可能地接近，從而降低空氣作用在車身上的拖拽力，比如邁凱輪的Speedtail。除了上面說的這些以外，車輛的后視鏡造型，輪圈造型，車底的平整度也同樣會影響到車輛的風(fēng)阻系數(shù)，進(jìn)而影響到燃油消耗量。
風(fēng)阻底風(fēng)噪小
降低風(fēng)阻除了能降低車輛巡航時(shí)的油耗外，同時(shí)還能改善NVH的表現(xiàn)。眾所周知，車輛行駛時(shí)的噪音一共有三個(gè)源頭，分別是輪胎噪音、發(fā)動機(jī)噪音和風(fēng)噪。其中，胎噪和發(fā)動機(jī)噪音是可以通過后期升級來改善的。但唯獨(dú)風(fēng)噪是很難通過車輛后期升級來改善的。也就是說，在車輛在出廠時(shí)，風(fēng)噪的大小就已經(jīng)被決定了。
對于車企來說，降低風(fēng)噪的方法有很多種，其中最簡單的就是給A柱加裝隔音材料。但對于逐利的車企來說，加裝隔音材料必然是下下策。而通過車身設(shè)計(jì)降低風(fēng)阻才是提升NVH最具性價(jià)比的方式。
其實(shí)，車輛之所以會產(chǎn)生風(fēng)噪，主要原因就是氣流沒法平順地流過車體。而風(fēng)阻低的車型，由于與空氣撞擊的部位少，自然風(fēng)噪也會更小。
風(fēng)阻系數(shù)重要嗎？
說了這么多風(fēng)阻在理論層面的影響，那風(fēng)阻系數(shù)對日常的實(shí)際影響真有那么大嗎？其實(shí)，對于傳統(tǒng)燃油車來說，風(fēng)阻系數(shù)只要沒到0.3Cd以上，基本都是不用太在意的。一是因?yàn)�，更低的風(fēng)阻系數(shù)僅僅會帶來微乎其微的節(jié)油效果，甚至還不如開慢點(diǎn)來得省油。二是因?yàn)�，汽油發(fā)動機(jī)只有在擁有一定負(fù)載之后，才能達(dá)到最高的效率區(qū)間。三是因?yàn)椋话愕募矣闷桶l(fā)動機(jī)在120km/h時(shí)，都還具有一定的動力儲備，所以更低的風(fēng)阻系數(shù)也不會對日常加速性能產(chǎn)生影響。
但對于采用電力驅(qū)動的車型來說，風(fēng)阻系數(shù)就需要考慮了。因?yàn)槟壳敖^大部分電動車采用的都是單速“變速箱”，所以當(dāng)車輛高巡航時(shí)，通常都已經(jīng)過了電動機(jī)的最佳工況轉(zhuǎn)速區(qū)間了。那么這時(shí)候，每增加0.01Cd的風(fēng)阻系數(shù)，對于電機(jī)來說都會是更大的負(fù)擔(dān)。這時(shí)，再加上電動車補(bǔ)充能源遠(yuǎn)不如汽油車方便的關(guān)系，這就導(dǎo)致電動車要遠(yuǎn)比汽油車更注重風(fēng)阻系數(shù)。
然而比較搞笑的是，目前量產(chǎn)車中擁有最低風(fēng)阻系數(shù)的卻是奔馳CLA和寶馬5系這兩臺燃油車，它們的風(fēng)阻系數(shù)均為0.22Cd。隨后才是特斯拉的Model 3、奧迪A4以及比亞迪漢，它們的風(fēng)阻系數(shù)也都達(dá)到了驚人的0.23Cd。
對于燃油車來說，風(fēng)阻系數(shù)并沒有想象中那么至關(guān)重要，低風(fēng)阻的優(yōu)勢更多會體現(xiàn)在車輛的靜謐性上。而對于電動車來說，風(fēng)阻系數(shù)最終會影響車輛的續(xù)航里程，但這也僅僅是在120km/h左右巡航時(shí)才能體現(xiàn)出差別。所以在買車時(shí)，大家也別被廠商對于風(fēng)阻系數(shù)的夸大宣傳所迷惑哦～
