[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  什么樣的設(shè)計(jì)具備好的空氣動力學(xué)特性？怎樣才讓一臺車兼具優(yōu)秀空氣動力學(xué)水平與造型美感？這一話題從汽車具備封閉車身開始，人們就一直在嘗試與探索，而也正因?yàn)檫@些不起眼的小細(xì)節(jié)改變，才有了我們今天所見到的這些成熟汽車設(shè)計(jì)。所以今天，借著蔚來ES6的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，我來和你說說關(guān)于車身上那些優(yōu)化空氣動力學(xué)的設(shè)計(jì)，為你揭秘這些不為人知的小細(xì)節(jié)。

○ 30秒讀懂全文

　　1、風(fēng)阻系數(shù)僅和造型有關(guān)，風(fēng)阻則是實(shí)際阻力。

　　2、SUV與兩廂車先天存在“壓差阻力”缺陷，解決辦法就是“車尾往里收”。

　　3、車頭造型不僅需要讓氣流更順暢導(dǎo)出，如何讓氣流貼合車身也是“玄學(xué)”。

　　4、電動車底部空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)“純平”有優(yōu)勢。

　　5、輪拱擋板與后視鏡的優(yōu)化也是“玄學(xué)”。

○ 先讓我簡單介紹一下今天的“網(wǎng)紅”——蔚來ES6

　　提及蔚來，自品牌創(chuàng)立到現(xiàn)在就一直飽受爭議，這不僅因?yàn)槠漭^高端的定位，它的首款車型——蔚來ES8，在上市一年的時(shí)間當(dāng)中也褒貶不一：有的人認(rèn)為它可以顛覆行業(yè)，是整個(gè)新能源造車當(dāng)中的“攪局者”，喜歡的人對其贊賞有加；也有的人認(rèn)為它的宣傳太浮夸，續(xù)航里程短，并伴有各種各樣有待優(yōu)化的地方。

　　也許我對這一品牌的期望確實(shí)高了一些，但既然如此高調(diào)的亮相（還有一個(gè)并不太親民的售價(jià)），那對其要求高一些我想也并不過分。既然如此有爭議，并時(shí)常站在中國汽車屆“風(fēng)口浪尖”的地位，那么以它為范本，開啟我們今天關(guān)于空氣動力學(xué)的話題，我想應(yīng)該不少人對此會有很大興趣。

　　關(guān)于蔚來ES6車型，目前它已經(jīng)可以訂車，并且我們在其首次亮相的時(shí)候?qū)λ�做過了實(shí)拍與配置解讀，有興趣的朋友可以點(diǎn)擊如下鏈接：蔚來ES6實(shí)拍體驗(yàn)/配置解讀。而我今天則是借著它的設(shè)計(jì)與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，來和你聊聊那些汽車上空氣動力學(xué)優(yōu)化的通用細(xì)節(jié)點(diǎn)。

○ 啥是風(fēng)阻與風(fēng)阻系數(shù)

　　在聊今天的話題之前，我先來和你說一些關(guān)于空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)概念：風(fēng)阻與風(fēng)阻系數(shù)。風(fēng)阻比較好理解，直白點(diǎn)兒說就是迎風(fēng)帶來的阻力，這里包括車輛向前行駛的時(shí)候風(fēng)帶來的阻力，以及一些貨車和面包車在側(cè)面迎風(fēng)時(shí)受到的阻力（橫風(fēng)引起的側(cè)向風(fēng)阻），它不是一個(gè)固定的量，與造型、車速、風(fēng)速、吹風(fēng)角度和迎風(fēng)面積都有關(guān)系。（更多關(guān)于風(fēng)阻的故事，可以移步這篇文章：風(fēng)洞與風(fēng)阻）

　　如果你對風(fēng)阻系數(shù)有所了解的話，你應(yīng)該知道有個(gè)公式是可以算出風(fēng)阻系數(shù)的（關(guān)于風(fēng)阻系數(shù)，點(diǎn)我看漫畫），但為何我又會說“風(fēng)阻系數(shù)無法用公式去計(jì)算”呢？這一點(diǎn)比較“玄學(xué)”，對于簡單造型（如方形、球形和水滴形等）來說，風(fēng)阻系數(shù)可以套用公式去計(jì)算出來，但車身造型，左開一個(gè)孔右做一個(gè)棱，形面變化也比較復(fù)雜，故在計(jì)算這樣的復(fù)雜造型風(fēng)阻系數(shù)的時(shí)候，目前也沒有什么比較準(zhǔn)確的方式能夠套用公式計(jì)算出來。按照精度由粗到精的排列方式來看，現(xiàn)階段主流測算風(fēng)阻系數(shù)的方式有以下三種：經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、CFD建模仿真計(jì)算、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測算。

　　風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)精度雖然高，但它也存在一個(gè)問題：成本。以今天參觀的同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室為例，做一次風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的價(jià)格約為5萬元/小時(shí)，并且這里面絕大成本來自于電費(fèi)和建筑制造成本。不過為了更好的優(yōu)化車輛造型，現(xiàn)階段不少車企都在使用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)去測算并優(yōu)化其車輛風(fēng)阻系數(shù)，而更低的風(fēng)阻系數(shù)帶來的好處自然就是更低的風(fēng)阻，進(jìn)而讓車輛能擁有一個(gè)更高的極速與更低的行駛阻力，這對于車輛性能表現(xiàn)和節(jié)能減排都有著比較直接的貢獻(xiàn)價(jià)值。

　　綜上所述，空氣動力學(xué)對于新能源車型的實(shí)際續(xù)航表現(xiàn)有著一定程度的改觀，做好空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)也是提高續(xù)航的手段之一，并且在提高續(xù)航的同時(shí)，優(yōu)秀的空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)還能提高中段加速表現(xiàn)。

○ SUV車型在風(fēng)阻系數(shù)上有著先天不足

　　既然風(fēng)阻系數(shù)關(guān)乎中高速續(xù)航與中段加速性能，那么如何優(yōu)化好造型，提高空氣動力學(xué)特性，就是很多車企所要研究的關(guān)鍵。以蔚來ES6為例，這是一款純電動中型SUV車型，雖然這樣的車型符合市場主流需求，在實(shí)用性方面也有著不小優(yōu)勢，但也因?yàn)槠銼UV車身造型，它更需要優(yōu)化其空氣動力學(xué)特性。

　　因?yàn)镾UV車型具備一個(gè)較為直立的尾門設(shè)計(jì)，故在氣流穿過整個(gè)車身的時(shí)候，難免會在后尾門中心位置形成一塊氣流集中的區(qū)域。也就是說，SUV車型的后門位置空氣會“相對靜止”，甚至于向上形成渦流，而當(dāng)車尾氣流相對靜止的時(shí)候，車頭卻不存在這樣的情況，首尾流速不一樣就會存在氣壓差值，造成“車輛被壓差阻礙著向前走”的情況，造成大風(fēng)阻系數(shù)，這是SUV車型的“硬傷”之一。

　　也就是說，如果為了實(shí)用性而放棄溜背或三廂造型，車尾部的負(fù)壓區(qū)是一定會存在的。既然難以避免，就盡可能地不讓這里產(chǎn)生反向渦流，形成更大的負(fù)壓。做好第一件事之后，再讓車尾負(fù)壓區(qū)“延長”，減小對車尾的風(fēng)阻影響，而這正是考驗(yàn)設(shè)計(jì)師和工程師功力的時(shí)候。

○ 車頭怎么降風(fēng)阻系數(shù)

　　說完了車尾我們再來看車頭。由于蔚來ES6采用了家族化設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)語言用在蔚來EP9低重心超跑車型來說不是什么大問題，甚至于通過形面設(shè)計(jì)還能形成較好的下壓力表現(xiàn)，為車輛提供較強(qiáng)的高速穩(wěn)定性與抓地力，但用在蔚來ES8或ES6上，事情并非那么簡單。

　　因?yàn)槲祦鞥S6是純電動車，故其前端并沒有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，那么理論上它是可以做成全封閉式前車頭設(shè)計(jì)，讓氣流直接從外殼體流經(jīng)車身即可，這是電動車在空氣動力學(xué)的先天優(yōu)勢之一（是的，全封閉車頭的好處在于氣流不會留到車頭內(nèi)部形成亂流，進(jìn)而影響空氣動力學(xué)，但這樣做會造成整車機(jī)械系統(tǒng)的散熱效果下降）�？墒牵�這樣的做法一般適用于相對平緩上揚(yáng)的弧面車頭設(shè)計(jì)，而蔚來的家族語言恰好是略內(nèi)凹的形面，對于這種車頭來說應(yīng)該怎么辦？

　　車頭中部氣流從兩側(cè)流出的做法，需要車頭造型向兩側(cè)做大弧度過渡，即可讓氣流順利通過車頭直達(dá)車側(cè)。但對于一些前保險(xiǎn)杠具有棱角形面的設(shè)計(jì)來說，氣流不貼合也會造成風(fēng)阻系數(shù)的增加。所以為了保證氣流能夠快速且順利的流過車頭，車頭形面的角度與弧度需要大量的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行調(diào)整。目前我看到的這臺蔚來ES6風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)車處在PP階段，造型上與SOP車型無異，他們的做法是遵從第二條法則的，也就是在主動進(jìn)氣格柵關(guān)閉的情況下，讓中部氣流向側(cè)面引導(dǎo)，并保證氣流貼合。

　　換言之，就是讓車頭氣流在能夠保證散熱請求的情況下，盡可能快速流出車頭，繼續(xù)貼合車身流動。這樣做看似簡單，但需要配合前主動進(jìn)氣格柵與前風(fēng)擋弧度、A柱角度設(shè)計(jì)，而這恰恰需要大量的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證、調(diào)整優(yōu)化車頭造型設(shè)計(jì)。

○ 電動車的車底空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)具備先天優(yōu)勢

　　除了車身方面的優(yōu)化之外，在空氣動力學(xué)方面，車底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是關(guān)乎整車空氣動力學(xué)的關(guān)鍵，在這一方面上，純電動車型似乎有著一項(xiàng)先天優(yōu)勢。

　　這很容易想象得到，純平的底盤能夠讓底部氣流快速導(dǎo)出到車尾，不會受到什么因散熱需求的阻礙，這對于降低風(fēng)阻系數(shù)方面的優(yōu)化來說優(yōu)勢很大。但這里有一個(gè)很大的問題：氣流在車尾導(dǎo)出之后，底部氣流流速很快，在脫離車尾之后它很有可能會導(dǎo)致車尾“上翹”的問題。

　　但這是不考慮實(shí)用性與續(xù)航前提的設(shè)計(jì)，作為一款電動SUV的話，如此這樣去做不僅會增加風(fēng)阻系數(shù)（沒錯(cuò)，下壓力設(shè)計(jì)很多時(shí)候是增加風(fēng)阻系數(shù)的），況且這樣的造型用在SUV上也不現(xiàn)實(shí)。故在做這種SUV車型的時(shí)候，更多地希望底部氣流在流過車尾之后盡可能快去導(dǎo)出，并向后引導(dǎo)優(yōu)化。

　　這種設(shè)計(jì)屬于“玄學(xué)”范疇，如果沒有大量的CFD仿真計(jì)算與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是難以完成的任務(wù)。對于每一個(gè)形面來講，除了造型好看，更多的意義在于如何做好功能性需求，也就是兼顧實(shí)用性和空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)（這就是為啥造型設(shè)計(jì)師和工程設(shè)計(jì)師老打架的原因之一）。

○ 輪拱與后視鏡的調(diào)整

　　前面說到的很多都是關(guān)乎車輛造型方面的空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，但在研發(fā)初期，車輛仍處于油泥模型階段的時(shí)候，輪拱內(nèi)的造型設(shè)計(jì)該如何調(diào)整？

　　這種設(shè)計(jì)是近些年來才有的一個(gè)特征細(xì)節(jié)，在人們大量風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)之后，很多工程師發(fā)現(xiàn)如果做一個(gè)有弧度的前輪拱擋板反而有利于空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)。目前這種設(shè)計(jì)并非蔚來獨(dú)占，像很多新上市的德國、日本與美國品牌車型都會存在這樣的結(jié)構(gòu)，它的目的在于讓氣流從側(cè)面導(dǎo)出的同時(shí)，快速帶走輪拱內(nèi)的亂流（類似擾流的設(shè)計(jì)），從而減少輪拱內(nèi)室的風(fēng)阻系數(shù)。

　　這也是個(gè)很少有人關(guān)注的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，當(dāng)后視鏡固定點(diǎn)位于車門上的時(shí)候，車側(cè)氣流是可以快速流過車側(cè)窗的，這樣一來便可以大幅減小風(fēng)阻系數(shù)。那么后視鏡位置該怎么辦？由于固定點(diǎn)改變，后視鏡固定支柱便可以配合后視鏡外殼主體做一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而讓后視鏡部分與車身側(cè)面的氣流形成劃分，獨(dú)立優(yōu)化，不會形成二者之間的相互影響。

　　還是那句話，有得必有失，如此后視鏡設(shè)計(jì)會讓前門鈑金成本增加，并且過寬的后視鏡視野會造成很大的側(cè)身盲區(qū)，如何處理好這種平衡，就要看車企實(shí)力了。

○ 編輯總結(jié)：

　　借著蔚來ES6，我也有幸又雙叒叕探訪了一次同濟(jì)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。與其說蔚來ES6與同濟(jì)車輛院如何，不如給大家科普一下空氣動力學(xué)上面的小知識，解答一下大家所沒有關(guān)注的那些小細(xì)節(jié)。至于說蔚來ES6值不值得買，開起來表現(xiàn)如何，我們還要等它試駕體驗(yàn)之后再來評價(jià)，就目前而言，它在造型上做出的很多設(shè)計(jì)點(diǎn)是值得借鑒的現(xiàn)代空氣動力學(xué)法則，整體表現(xiàn)還是值得期待的。（文/圖 汽車之家 舒寧）