你能从这12个轮廓里,找出哪辆是保时捷吗?
好,公布答案:这12辆车分别是奔驰、宝马、雷克萨斯,本田、奥迪、沃尔沃,蔚来、小鹏、智界、比亚迪和特斯拉。所以最后两辆——都可以是保时捷。
如果我们把这12辆车的轮廓重叠在一起......不能说一模一样,只能说异曲同工。
影响汽车外观设计的因素很多,而其中可能最重要的一点,是“风”。是风,把车吹成一个模子了。
那么,风是如何塑造汽车外形的?欢迎来到本期的《车圈化简》。
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在各家车企的发布会上,你大概率听过这样一个词:“风阻”。
所谓“风阻”,就是风对汽车的阻力。它对汽车能耗的影响,比你想象的更大。
比如这辆奔驰,如果你开着它以 60 公里的时速驰骋,那么它一半的能耗,都要花在对抗风阻上;如果你在高速上开到120公里,那么它3/4 的能耗,都将随风而去。
在空气动力学中,风阻 D,和车速 V 的平方成正比。
所以只要提速,风就是最大的动力障碍和能耗杀手。
顺便一说,这里的 ρ 是空气密度。
而在冬天,空气受冷压缩,密度变大,所以风阻会更高。
而你肯定已经知道了,电车在冬天的续航本来就会打折扣,再加上进一步升高的风阻......那就是折上折,续航自然也就更低。
如果不想开着开着就趴窝,那么电车的外观设计,就必须向风妥协。
但我们要先搞清楚风阻到底为什么这么大,才能知道怎么妥协~
汽车在行驶时受到的风阻主要有 4 种:压差阻力、摩擦阻力、内部阻力,以及诱导阻力。
其中最大头的是“压差阻力”。你开车时 70% 到 80% 的风阻,都属于“压差阻力”。
那么到底什么是“压差阻力”呢?
咳咳!你看啊,当物体运动时,会因为微小的黏滞力,带动边界层的空气运动,最终在物体后面的这片区域形成一片“尾涡”或者“涡卷”。
“尾涡”或者“涡卷”的气压更低,根据我们小学二年级就学过的知识,空气会从高压区挤向低压区,于是,汽车就会受到一个从迎风面指向背风面的“压差阻力”——这就是形成风阻的最主要原因。
ok,那我们需要知道,什么形状风阻最小?这题,我的师兄小雷回答过:
雨滴(水滴)。雨滴(水滴)就是在重力阻力和风一起,刻画的最美的形态。
这种形状的水滴,风阻系数只有0.05,是理论风阻最小的形状。
而水滴风阻低的秘密,就在于它圆润的头部和细长的尾部,能最大程度地减少尾涡的大小,让“压差阻力”达到最低。
所以汽车要做到低风阻,也应该模仿水滴,比如这样:
除了看起来有点怪,空间小,不实用,不安全,不好卖,长得像皮鞋以外,也没什么毛病......
那如果不想让整体车身这么怪,就只好把车身上每个零部件的线条,都给改成流线型:
比如圆润低趴的车头,下拉的前盖,倾斜隆起的前后窗,拱形隆起的车顶,圆角的A柱,倾斜的侧窗,收拢的C柱和车后尾.......这些设计,都是为了降低压差阻力。
所以,相比于曾经有棱有角,线条硬朗的车型,现代汽车变得越来越趋同、“圆滑”了。
除了“压差阻力”外,汽车还会受到其他 3 种阻力。其实它们只占整体风阻的 20%到30%,但由于车企已经卷到极致,所以各种张飞绣花的微操也越来越多。
比如“摩擦阻力”,主要就是汽车表面各种凹凸不平的零件所产生的。
所以底盘,现在都被拍得越来越平了;
车轮,就尽量选用平滑的轮圈,或者用轮罩把它包起来;
门把手、天线、激光雷达、后视镜,能隐藏就隐藏,能磨圆就磨圆,虽然只能减少0.00几的风阻系数,但蚊子肉也是肉,能少一点是一点。
至于“内部阻力”,是因为汽车在行驶时需要进气,一是为了助燃,二是为了散热。
电车所需要的进气量小,所以如今进气格栅——没错,这个字理论上读“zhà”——它的尺寸和位置一般会缩小放低。
还有些车型,会在车头两侧,设计两个“酒窝”,学名叫“空气帘”,它能梳理排出的气流、减少紊流,也能减小内部阻力。
而最后一种“诱导阻力”,还确实值得一说,因为它是向上的升力。
汽车在行驶过程中,上方空气的流速更快,所以气压更小,于是就会产生一个自下而上的升力,把车抬起来。
很多车身上的尾翼、扰流器、扩散器、侧裙、扰流唇等等“汽车空气动力学套件”,主要都是为了引导气流方向,产生额外下压力,抵消升力的影响。
另外不同样式的车尾,也会影响汽车受到的升力大小。
比如理想MEGA这种,属于标准的“直背式”,它压差阻力比较大,但最不容易被升力掀翻;
像奥迪A7这种,属于常见的“溜背式”,它的压差阻力比较小,但升力更强。
至于小米SU7这种,车屁股最后往上翘一点的,属于“阶背式”,能更好地平衡压差阻力和升力。
所以,就像是生物会在自然选择的作用下进化一样,汽车的外观也在风的作用下,逐渐趋同演化,千篇一律。曾经发生在手机身上的故事,现在又发生在了车的身上。
最后,虽然家用车都在卷低风阻,但真正的强者选择了主动驾驭风:世界上最快的F1 赛车会刻意利用风阻来产生几倍于车重的下压力,让自己贴地飞行。
这也暗合了地球上的另一条物理规律:跑得快的人,压力都大的要死~