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要說(shuō)空氣動(dòng)力套件還要從車輛的空氣動(dòng)力學(xué)講起，當(dāng)汽車行駛時(shí)，汽車周圍的空氣流動(dòng)會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生各種各樣的影響，空氣能對(duì)汽車產(chǎn)生阻力、消耗能量、影響行駛穩(wěn)定性；但另一方面，車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車等主要部件冷卻又需要空氣。

除此之外包括氣流的噪聲，車身外表面的清潔，各種覆蓋件的震動(dòng)，甚至還有雨刷性能都會(huì)受到空氣氣流的影響。



從圖中可以看出來(lái)兩廂車的車頂氣流在流動(dòng)到后車窗時(shí)突然下降，形成較大的渦流，使后車窗玻璃更容易蒙上塵土，所以兩廂車的后車窗需要更頻繁地使用雨刷。因此，了解空氣對(duì)車輛的影響是十分必要的。

一、為什么要加裝空氣套件



汽車在行駛時(shí)，氣流與車輛相撞而分開(kāi)，一部分氣流會(huì)從車頂上方飄過(guò)，一部分從車底飄過(guò)。車頂氣流行程較車底氣流更長(zhǎng)，氣流密度較低。



根據(jù)伯努利定律：流體速度越快，壓力就會(huì)越小。因此，汽車頂部所受的空氣壓力要比底部小，結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生向上的空氣升力。



然而，升力是飛行的要素，對(duì)在地面上行駛的車輛來(lái)說(shuō)升力會(huì)對(duì)抓地力產(chǎn)生較大影響。升力越大，車輛的穩(wěn)定性就越差。車輛的空氣動(dòng)力套件多半就是為了改善和平衡汽車高速行駛時(shí)的動(dòng)力與穩(wěn)定性能。



以車輛的擾流板為例，其形狀與飛機(jī)機(jī)翼一樣，但是上下反過(guò)來(lái)放置，目的是產(chǎn)生下壓力，增強(qiáng)車輛后輪的下壓力，從而保證車輛高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性。
以上講的都是實(shí)用原因，現(xiàn)代汽車大都在設(shè)計(jì)上偏向運(yùn)動(dòng)風(fēng)格，而一套漂亮的空氣動(dòng)力套件又具有提升視覺(jué)沖擊的作用，這也是各種改裝人士喜歡給愛(ài)車加一套“包圍”的原因。

二、車上都有哪些空氣動(dòng)力套件

車輛設(shè)計(jì)已經(jīng)很大程度上決定了車的外觀形狀，當(dāng)?shù)妆P被全部覆蓋時(shí)，剩下可以引導(dǎo)氣流的最有效區(qū)域就是車身了，我們從前到后來(lái)看看車身上都有哪些空氣動(dòng)力套件吧。

1、車頭上的空氣動(dòng)力套件包括前保險(xiǎn)杠、機(jī)蓋、翼子板等。



保險(xiǎn)杠前面的擾流器一般是為了減少車底氣流的流量以及亂流，讓氣流能夠更加快速地向車后流動(dòng)。



車頭前兩邊狹窄的通道可以引導(dǎo)氣流穿過(guò)前裙板和車輪，從而減少輪中的空氣湍流，降低車輛油耗，簡(jiǎn)單有效地減少車身阻力，并冷卻重要部件。



機(jī)蓋上的擾流設(shè)置主要為開(kāi)孔，幫助進(jìn)氣和排氣。空氣通過(guò)進(jìn)氣格柵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙，然后通過(guò)機(jī)蓋的開(kāi)孔排出，就能帶走一部分發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)出的熱量，給發(fā)動(dòng)機(jī)艙提供更加有效地散熱。



翼子板的通風(fēng)裝置一般位于前輪拱的后面，主要作用是使車身平整化，并且降低風(fēng)阻，降低油耗。

2、車身側(cè)面的空氣動(dòng)力套件有側(cè)裙、車輪

側(cè)裙的使用主要是為了獲得更大的下壓力。側(cè)裙將車身底部的空氣流動(dòng)區(qū)域變窄變規(guī)整，使空氣能夠更快速地流過(guò)車底，形成所謂的真空區(qū)（負(fù)壓區(qū)），使得車輛產(chǎn)生更大的下壓力。



簡(jiǎn)單點(diǎn)理解，側(cè)裙就是用于將底盤密封起來(lái)，使底盤氣流與車頂氣流形成壓力差，從而加大下壓力。
完美的空氣動(dòng)力學(xué)并不止于車架，在車輪周圍，輪輻的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)常受到空氣干擾，以至于妨礙氣流的最優(yōu)行程。空氣動(dòng)力學(xué)車輪就可以有效地抵消這種干擾，可以引導(dǎo)氣流沿車兩側(cè)流動(dòng)達(dá)到最優(yōu)效果。



例如寶馬7系的空氣動(dòng)力學(xué)車輪就可以降低風(fēng)阻，減少排放，同時(shí)又提升了駕駛樂(lè)趣。

3、車尾的空氣動(dòng)力套件包括后保險(xiǎn)杠、尾部擴(kuò)散器以及尾翼

后保險(xiǎn)杠的主要作用是保護(hù)車身和行人，但一些后保險(xiǎn)杠兩側(cè)會(huì)有通風(fēng)口，它的空氣動(dòng)力作用就是將后輪拱內(nèi)的紊亂氣流迅速排出。



后保險(xiǎn)杠兩側(cè)開(kāi)口的主要作用是，為了使車輛行駛時(shí)后輪拱內(nèi)紊亂的氣流得以迅速排出，從而增加車輛的行駛穩(wěn)定性。



尾部擴(kuò)散器可以在車輛行駛時(shí)將底部的氣流迅速導(dǎo)出，從而提升下壓力。極具侵略性的造型也能讓它擁有更高的識(shí)別度，同樣也是提升整車運(yùn)動(dòng)氣質(zhì)的附件之一。
最后，車輛尾部最常見(jiàn)的空氣動(dòng)力件就是尾翼了，對(duì)于民用車來(lái)說(shuō)，尾翼更多的只是起到裝飾作用。



城市道路上的行駛車速達(dá)不到用尾翼來(lái)提供額外下壓力的條件，當(dāng)車輛行駛的速度低于100km/h時(shí)，車體表面的突出物越小，車身的線條越流暢，風(fēng)阻系數(shù)才會(huì)越小，而此時(shí)的尾翼只會(huì)增加阻力。當(dāng)車速超過(guò)120km/h時(shí)，尾翼的優(yōu)勢(shì)才能凸顯出來(lái)。

三、汽車空氣動(dòng)力學(xué)套件設(shè)計(jì)要考慮的三個(gè)要素

高性能車輛空氣動(dòng)力學(xué)套件是圍繞著改善車輛的氣動(dòng)阻力、氣動(dòng)升力以及汽車的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性展開(kāi)的。其中三個(gè)最重要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：升阻比、導(dǎo)流以及風(fēng)壓中心。
升阻比

升阻比的概念顧名思義，就是在同一迎角下升力與阻力的比值。為什么要引入這個(gè)概念？對(duì)于車輛的空氣動(dòng)力學(xué)套件設(shè)計(jì)而言，如果把車輛比作一個(gè)不理想流體的話，那么空氣動(dòng)力學(xué)套件的作用就像是破衣服上的補(bǔ)丁，用來(lái)將車輛這個(gè)不理想流體的各個(gè)細(xì)節(jié)補(bǔ)完整，空氣動(dòng)力套件就必然不會(huì)是符合理想流線的造型。空氣動(dòng)力學(xué)套件在帶來(lái)流場(chǎng)變化的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)阻力和升力。這個(gè)時(shí)候，就需要升阻比的概念來(lái)優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)套件的理論值。



拿尾翼來(lái)說(shuō)，高性能車往往都會(huì)在車輛尾部加入一個(gè)大尺寸的尾翼，理由就是帶來(lái)負(fù)升力，為車輛的尾部提供高速行駛過(guò)程中的下壓力。但是，尾翼在帶來(lái)下壓力的同時(shí)也必然帶來(lái)了空氣阻力。所以，在設(shè)計(jì)尾翼時(shí)，就必須通過(guò)好的翼型來(lái)獲得一個(gè)較大的升阻比。從理論上看，升阻比當(dāng)然是越大越好。負(fù)升力越大，輪胎的極限附著力就會(huì)越大，再匹配上合適的動(dòng)力，那么地面能夠提供給輪胎的驅(qū)動(dòng)力也越大。當(dāng)然，阻力也是隨之增加的。

好的升阻比設(shè)定能夠讓額外增加的驅(qū)動(dòng)力抵消掉阻力的增加并且有所剩余，繼而達(dá)到提升車輛過(guò)彎速度的目的。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)升力與翼面的迎角呈正比關(guān)系，隨著迎角的增加，負(fù)升力隨之加大，與此同時(shí)，阻力也越大。但是，尾翼的迎角又不能一味地增加，當(dāng)迎角超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，流經(jīng)尾翼下表面的氣流就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣流分離，繼而形成一個(gè)大渦輪，直接導(dǎo)致升阻比的急劇變小。所以，現(xiàn)在的高性能車尾翼都會(huì)采用較長(zhǎng)的翼展或者在翼片末端加入一小塊格尼襟翼以增加負(fù)升力。

導(dǎo)流

導(dǎo)流的設(shè)計(jì)則是運(yùn)用到了空氣的粘滯性進(jìn)行的空氣動(dòng)力學(xué)套件設(shè)計(jì)。所謂空氣粘滯性，就是當(dāng)氣體相對(duì)于物體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的與該表面基礎(chǔ)的氣體受到阻滯而使得相對(duì)速度為零。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，就是氣體會(huì)沿著物體表面的形狀而改變其流向，這叫貼壁效應(yīng)。那么，通過(guò)這一原理，導(dǎo)流措施的加入就可以用于改變氣流走向來(lái)減少某些部分的空氣阻力或增加進(jìn)氣效率。



在現(xiàn)代高性能汽車空氣動(dòng)力學(xué)套件的設(shè)計(jì)上，導(dǎo)流措施最多運(yùn)用到的地方就是減少進(jìn)入底盤的空氣、減小輪胎的阻力以及提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率。關(guān)于導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)可以分為三種：

第一種是加擋板直接阻止空氣的進(jìn)入。最常見(jiàn)的套件就是車輛前保險(xiǎn)杠前方的擾流唇，在一部分的民用車型上也可以見(jiàn)到在輪胎前方的擋板。
第二種方式就是利用前面講到的貼壁效應(yīng)來(lái)改變氣流的方向。比如寬體化的翼子板套件以及馬蹄形的擾流擋板，往往可以實(shí)現(xiàn)把氣流導(dǎo)向輪胎的內(nèi)外側(cè)，以降低輪胎的擾動(dòng)阻力。
第三種方式就是引入外部氣流。引入外部氣流的原理就是通過(guò)一股高速運(yùn)動(dòng)的氣流吹動(dòng)慢速運(yùn)動(dòng)的氣流，以此來(lái)改變慢速氣流的流動(dòng)方向。這種方式多出現(xiàn)在中后置發(fā)動(dòng)機(jī)的跑車進(jìn)氣道設(shè)計(jì)上，通過(guò)導(dǎo)流槽的設(shè)計(jì)將高速空氣引入，改變流經(jīng)進(jìn)氣口周圍空氣的方向，直接進(jìn)入到進(jìn)氣道。當(dāng)然，對(duì)于民用車而言，進(jìn)氣格柵、中格柵內(nèi)部的導(dǎo)流槽，包括外后視鏡上的破風(fēng)槽、引擎蓋上的特征輪廓設(shè)計(jì)都是這種通過(guò)引入外部氣流的方式實(shí)現(xiàn)的效果，這里就不多做描述。

風(fēng)壓中心

最后來(lái)講風(fēng)壓中心的概念，而這也是整個(gè)汽車空氣動(dòng)力學(xué)套件設(shè)計(jì)過(guò)程中最為原則性的設(shè)計(jì)。風(fēng)壓中心是車身表面氣動(dòng)力合力的作用點(diǎn)，而這個(gè)點(diǎn)的存在對(duì)于整車的行駛穩(wěn)定性極為重要，甚至還會(huì)影響到車輛的轉(zhuǎn)向特性、運(yùn)動(dòng)時(shí)的前后軸荷分配、側(cè)向力力配比等等方面。對(duì)于高性能車型上所搭載的空氣動(dòng)力學(xué)套件而言，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)套件的作用改變風(fēng)壓中心，還可以起到一個(gè)調(diào)整車輛轉(zhuǎn)向特性的作用。比如，量產(chǎn)車型的轉(zhuǎn)向特性都偏向于轉(zhuǎn)向不足，那么，要實(shí)現(xiàn)接近中型轉(zhuǎn)向的特性，就可以通過(guò)尾翼等空氣動(dòng)力學(xué)套件的運(yùn)用，后移車輛風(fēng)壓中心的位置，讓后軸多分配到下壓力，那么就會(huì)趨向于中型轉(zhuǎn)向。

不過(guò)，車輛在處于動(dòng)態(tài)行駛的過(guò)程中，前后軸的載荷是一直在變化的，如果過(guò)度的運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)套件來(lái)改變車輛的轉(zhuǎn)向特性的話，那么必然會(huì)干擾到底盤對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的調(diào)校。而且，風(fēng)壓中心的存在還會(huì)影響到高速行駛過(guò)程中車輛的質(zhì)心位置，改變車輛的側(cè)向穩(wěn)定性。比如在車輛轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，質(zhì)心外移，車身姿態(tài)的改變會(huì)導(dǎo)致車輛四輪載荷的不均勻所產(chǎn)生橫擺力矩，如果這個(gè)時(shí)候風(fēng)壓中心的移動(dòng)超過(guò)質(zhì)心的移動(dòng)，必將會(huì)加速車輛姿態(tài)的改變。所以，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)套件來(lái)調(diào)整的風(fēng)壓中心還是要盡量與整車的質(zhì)心所貼合。

當(dāng)然，對(duì)于車輛空氣動(dòng)力學(xué)套件的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)非上述幾點(diǎn)，但是，一款好的空氣動(dòng)力學(xué)套件必然要具備以上幾點(diǎn)基本要素。所以，空氣動(dòng)力學(xué)套件還真不是看上去好看想裝就能裝的。