很多人第一次聽到空氣動力學這個詞時，或許會比較頭痛，感覺進入到了一個玄之又玄的領域。畢竟在大家印象中，空氣動力學大多與飛行器有關，比如飛機、火箭、戰鬥機等等。但其實，空氣動力學其實距離我們日常生活很近。

從字面理解，空氣動力學解決的就是如何讓物體在空氣中保持更高效運動的科學。因此，一切需要運動的物體，就比如，跑步中的人、騎行中的自行車，甚至是行駛中的高鐵、汽車等，想要保持更快速、更省力、更節能的運動，都與空氣動力學息息相關。

當然，雖然空氣動力學對汽車領域非常重要，但在汽車百年多發展曆史中車企真正開始研究空氣動力學的曆史并不是特别長。我們都知道早期的汽車造型都非常方正，沒有任何流線型的設計概念，而一直到20世紀中葉以後，車企才開始重視起汽車空氣動力學的設計，而在汽車空氣動力學中需要解決的兩個問題就是風阻和升力。

車企為何愛吹噓“風阻系數”

在力學中，空氣動力學其實是流體力學的一個分支，空氣也被認為是流體的一種。而我們都知道，流體密度越大，對任何通過它的物體形成的阻力就越大，汽車在高速行駛中所遇到的最大阻力就是“風阻”。風阻形成了一個平行于車輛行駛平面的力，阻礙汽車運動，而且這個阻力也會随着車速變快而變大，風阻變大也意味着油耗越高、車輛最高車速也降低得越多（發動機功率輸出保持恒定的情況下）。

同時一輛車想要保持更高時速，那背後所需要解決的技術難題也成幾何數增長，這也是為什麼當布加迪Chiron創下490km/h時速記錄時，會引起那麼大關注的重要原因。當然，如果你無法理解，那麼以F1賽車為例會更容易想象背後的難度。為了取得更好成績，克服技術難題，每年奔馳、法拉利、紅牛等F1車隊都要投入5億歐元的研發費用，最終或許隻為了每一圈比對手快個幾秒鐘。

早期的汽車由于發動機功率有限，因此能夠達到的極速也不高，所面對的風阻也不大，這也導緻當時整個汽車工業對空氣動力學以及汽車造型優化并不是特别重視，所以早期的汽車一般都比較方正，一副“傻大個”的樣子。

但随着20世紀中葉以後，發動機技術的快速發展，汽車時速越來越高，但伴随而來的就是風阻的幾何數增大，在影響性能的同時能耗也越高。為此，車企開始逐漸研究起空氣動力學，也引進了各種流線型設計（迎風面投影面積越大受到的風阻越大），甚至運用于航天航空領域的風洞試驗也逐漸運用到汽車領域。

據資料顯示，20世紀20年代普通轎車的風阻系數隻有0.8Cd，而到30-40年代被優化到0.6Cd，50-60年代進一步下降到0.45Cd左右。而随着車企對空氣動力學愈發重視，到上世紀80年代，第一台風阻系數達到0.3Cd的量産車——奧迪100誕生了。時至今日，空氣動力學已經成為了高性能汽車工業中最廣泛的研發領域之一，也誕生了大量隻有0.23Cd左右的産品，如寶馬新3系。

所以，近幾年我們可以看到很多車企在宣傳時喜歡将低風阻系數作為宣傳點，這不難理解，因為想要獲得出色的風阻系數表現，背後付出的代價的确非常大，而且低風阻系數也的确對性能和燃油經濟性的提升大有幫助——雖然提升的幅度遠沒有發動機技術帶來的提升那麼大。

跑車那麼快為啥沒“起飛“

然而，汽車特别是高性能車行駛過程中，需要解決的難題并非隻有風阻，還有升力。我們都知道汽車是由四個輪子支撐起來的，而底盤與地面之間也會有不小的距離，同時為了解決空氣阻力的問題，車身特别是汽車上表面會采用更符合空氣動力學的設計，因此當汽車高速運動時，就因為伯努利原理不可避免形成一個向上的升力。

在流體力學中，伯努利原理可以簡單理解為：速度小，壓強就大；如果速度大，壓強就小。如果無法理解，可以以汽車舉例，汽車一定車速行駛時，氣流會分别從車頂和車底（汽車兩側由于對稱，這裡不再考慮）流過，由于車底相對平整，因此氣流直接就通過了，速度相對更快；而車頂由于設計的原因有各種弧度，因此氣流流經車頂的時間更長，速度相對車底更慢。

運用伯努利原理可以知道，車底壓強比車頂更大，因此會施加一個向上的力，這就是升力，而且這個升力是與速度的平方成正比。而之所以很多人開車時會覺得車輛有點飄，就是因為升力過大，汽車本身質量又過輕導緻的。

而高性能車或跑車由于車速更快，再加上輕量化設計，因此升力影響會更大。為此我們就可以看到大多數性能車和跑車都會增加很多設計來給汽車增加額外的下壓力（也叫負壓力），最常見的設計有尾翼、擴散器等等，也有一些跑車會設計複雜的S-Duck風道，比如法拉利488 Pista、F8 Tributo等。

有趣的是，尾翼其實也運用了伯努利原理，而且正好與飛機的機翼産生升力相反——下壓力或升力是通過機翼上下表面間的氣流壓強差來實現的。

當然，下壓力的設計也是極為複雜的，因為如果尾部下壓力過大，而前部下壓力不足，那麼車輛在轉彎時容易轉向不足；如果前部下壓力過大而後部下壓力不足，在過彎時又會出現轉向過度的情況。還有許多其他因素會影響平衡和操控，例如懸架的剛度（搖杆/減震器）、重量分布……也就是說，空氣動力學和其他機械系統必須作為一個整體來工作，以提供良好的前/後抓地力分配。

高下壓力還有一個好處，那就是它可以提高轉彎速度，提高高速急刹車時的穩定性，并通過為輪胎提供更大的牽引力，從而在加速時幫助“降低動力”，從而産生更大的縱向力加速。最重要的方面是獲得最佳的前/後下壓力平衡，以實現更好的操控。

汽車設計是一項非常複雜的學問，很多人一直以為一款好車隻要發動機、變速箱和底盤好就行了，但其實這是遠遠不夠的。對于一款高性能車或跑車而言，符合空氣動力學的車身造型設計其實對車輛性能和操控的影響，遠比大家想象的重要得多。

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