[汽車之家 技術]　　雖然它看不見、摸不著，但是高速行駛中的車輛卻不容忽視它的存在，如果利用得當，它所產(chǎn)生的積極效果可能會超出你的想象。而超級跑車更是離不開它的協(xié)助，仔細觀察那精雕細琢的每一處車身細節(jié)，這都是工程師極盡可能地利用空氣在為車輛提供出色的性能和行駛穩(wěn)定性。

　　空氣通常給人們的感覺是輕柔、溫雅的，但是運動中的空氣卻充滿著力量，這種力量可以讓重達上百噸的飛機沖向藍天，反過來，它也可以讓賽車產(chǎn)生遠超過自身重量的下壓力，使其緊貼地面。​

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​● 伯努利原理

​　　在日常生活中，我們可以很容易地感受到空氣動力學效應的存在。當你坐在一輛行駛的車輛中，將手伸出車外并嘗試著不斷調整手與迎風方向的角度，這時你便可以感受到空氣的升力和下壓力。

　　我們還可以通過一個小實驗來感受空氣動力學的奇妙之處：找一張A4大小的白紙，雙手捏住紙的兩個長邊，讓短邊貼著自己的嘴唇，此時紙的另一端是自然下垂的。如果對紙的上表面快速吹氣，會發(fā)現(xiàn)紙就這樣飄起來了，當你停止吹氣后，紙會再次恢復自然下垂的狀態(tài)，如果將這個原理反向應用于跑車或者賽車上，空氣會將車輛緊緊地壓在地面上。

　　關于這個實驗的原理研究，從亞里士多德(公元前384-322年)就開始了，直到18世紀，由丹尼爾·伯努利提出的“伯努利原理”，才較為準確的揭示了這個現(xiàn)象，而這套理論的實質內容，用最簡單的話來講就是：在水流或氣流里，如果速度小，壓強就大；如果速度大，壓強就小。這樣來看，當你向紙的上表面吹氣時，氣流的速度會加快，從而導致白紙上表面的壓強減小，壓強大的下側就會將紙向上推，這樣白紙就如我們看到的那樣飄起來了。

　　此原理首次應用于汽車上的實例可謂是汽車界最偉大的發(fā)明之一——化油器。當活塞處于吸氣沖程時，空氣被吸入管內，并在流經(jīng)相對狹窄的喉管時流速加大，從而壓強變小，汽油便從安裝于狹窄部位的噴管流出，被噴成霧狀，形成油氣混合物進入氣缸。

　　了解空氣動力學的基本原理以及常見的實例將有助于我們理解超跑以及賽車的外形設計。一輛車在行使時，會對靜止的空氣造成沖擊，空氣因此會向車的四周流動，一部分流經(jīng)車體表面，一部分躥入車底，還有一部分會進入車體內部，如何高效的疏導和利用這些氣流來為車輛提供充足的下壓力，同時迅速帶走發(fā)動機、制動系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量對于超跑來說則顯得尤為重要。

　  不過相比于賽車，增加下壓力并非是民用級超跑所要追求的一切，因為追求下壓力和減小空氣阻力就像翹翹板的兩端。車輛在高速行駛時（100km/h以上），發(fā)動機所做的功絕大部分要用于克服空氣阻力，所以對于講求排放和油耗的民用車來說，如何減小空氣阻力也顯得十分重要，而成功的關鍵是如何在最大下壓力與最低空氣阻力之間找到一個平衡點。下面我們來看看超跑是如何利用這些氣流的。

● 車身表面的空氣動力學設計

　　首先要說明，作為民用級的超跑，其車身表面不能遍布像賽車一樣經(jīng)過大量風洞試驗、紛繁復雜并對車身氣流的疏導起到承前啟后作用的翼片，因為這將使得車輛看上去不是特別具有美感。而根據(jù)車輛的品牌傳承、設計理念、市場定位等因素，絕大部分超跑在外形上都遵循了光滑、流暢的設計原則，這也使得空氣從車輛四周平緩流過，將阻力減至最小。

　　其實仔細觀察超跑的側面造型，就不難發(fā)現(xiàn)從車頭至車尾的線條呈中間高兩邊低的弧形，而車底則十分的平坦，而這個形狀十分類似機翼的截面。當在單位時間內，氣流流過這個機翼形狀的物體時，由于車體上方的路程相對更長，所以上方流過的氣體一定較從車體下方流過得快，如此一來便會產(chǎn)生一股浮升力。

　　隨著車速的提高，浮升力會加大，同時下壓力的損失也在加大。雖然車體上下方的壓力差可能只有一點點，但是由于車體上下的面積較大，微小的壓力差便會造成明顯的抓著力的差別。一般而言，車尾更容易受到浮升力的影響，而車頭部分也會因此受到牽連，導致操控穩(wěn)定性差。

——車頭部分

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　　超跑的前機艙蓋配合傾斜角度很大的前風擋玻璃本身可以產(chǎn)生一些下壓力，由于很多超跑都采用發(fā)動機中置或者后置的布局，所以前機蓋通常留給空氣動力學的設計人員較大的發(fā)揮空間，比如通過在機艙蓋上開槽的方式來對氣流進行合理的引導，從而額外產(chǎn)生一部分的下壓力。

　　隨著材料學的發(fā)展，工程人員開發(fā)出了一種被動可變形的擾流翼，這項技術曾經(jīng)打著技術規(guī)則的擦邊球在F1中短暫出現(xiàn)過，不過后來還是被禁用，但是這并不妨礙它在民用車上的大展拳腳。這種翼片由柔性良好的材料制成，彎道時由于車速較慢，導致風阻系數(shù)較低，使得翼片基本保持原先相對陡峭的形狀，一旦車輛高速行駛，更大的風阻系數(shù)會把翼片吹得更平，有助于減小空氣阻力。

　　對于超跑來說，“快”是它們一個最為顯著的標簽，但是也不可忽視它們所擁有的強大制動能力，若要使制動系統(tǒng)在連續(xù)高負荷的條件下穩(wěn)定工作，則少不了散熱系統(tǒng)的輔助，所以流經(jīng)車頭的一部分空氣就需要合理地導入到制動系統(tǒng)來為其散熱，而這也屬于對空氣動力學效應的應用。

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——車身中部

　　車身中部通常是空氣動力學很少做文章的地方，工程師更多的是對現(xiàn)有的車身部件進行優(yōu)化，比如凸出車身的后視鏡往往會擾亂行進中順暢的氣流，如果能夠很好的對其加以利用（比如它伸出車外的距離、大小、造型等），后視鏡還能起到梳理氣流的作用，車尾部在接受到這些平穩(wěn)順暢的氣流后，也可以獲得更高效的空氣動力學特性。此外將門把手設計成隱藏式的，都可以減少亂流的產(chǎn)生。

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　　由于很多超跑采用發(fā)動機后置的布局，所以在車門后方會開有相應的進氣孔，一部分氣流用來給發(fā)動機提供進氣，另一部分則用來提供散熱。

——車尾部分

　　前面提到車尾部通常是一輛車最需要下壓力的地方，首先是車尾在高速行駛時更容易產(chǎn)生升力。其次很多超跑都采用后輪驅動，所以車輛后部更需要充足的下壓力來確保抓地力。此外氣流流經(jīng)車尾后由于失去了車身的依附，從而變得混亂不堪，這種亂流會破壞車輛的行駛穩(wěn)定性，車速越高越明顯，所以針對車尾部的氣流疏導顯得十分必要。

　　很多超跑的尾部都安裝有擾流翼，有固定式的，也有根據(jù)車速可自動升起和收回的，這種尾翼在低速時不影響車輛的外形，使其整體保持平整，同時在車輛制動時會升起并提供輔助的制動；在高速時它可以對氣流進行疏導并產(chǎn)生下壓力。

『固定式擾流翼』

『可自動升降的擾流翼』

　　此外，帕加尼Huayra可謂將翼片的作用發(fā)揮到了極致，該車前后分別安裝有4塊可自動升降的翼片。在車輛行駛時，每塊翼片都可以單獨控制，電腦會根據(jù)目前的車身姿態(tài)來實時地調整每個翼片開啟的角度，從而使車身的姿態(tài)趨于平穩(wěn)，減少轉向時的側傾以及制動時的俯沖姿態(tài)。

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​——車輪部分

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● 可以加快車底氣流速度的擴散器​

　　下面我們再來看看車底的空氣動力學效應是如何應用的。由于在車身上增加擾流翼都不可避免的會增加空氣阻力，所以人們就開始琢磨如何在底盤上做文章。根據(jù)伯努利的理論，如果能夠讓流經(jīng)車底的氣流速度加快，甚至超過車身表面的氣流速度，那么就可以在底盤區(qū)域產(chǎn)生一個相對的低壓區(qū)，那么車輛在大氣壓的作用下就可以緊貼地面，對于這種現(xiàn)象我們通常也稱為“地面效應”。

　　其實這個看似簡單的原理，直到上世紀七十年代末才首次應用于汽車上，當然這依然是先出現(xiàn)在F1賽場上。賽車和地面的距離越貼近，該效應越能得到充分發(fā)揮，由于應用此技術的賽車成績斐然，這項技術后來被嚴格加以限制。

『1978年的布拉漢姆BT46B賽車』

　　除此之外，更有甚者直接在車尾部安裝一個可以高速旋轉的風扇，它可以把車底的氣流快速抽出并導出車外，這無疑進一步提升了地面效應，不過這種極端的激進分子只能落個被迅速取締的結果。

　　民用級超跑當然不需要如此極端的地面效應，而要想加快車底的氣流速度，首先要確保盡可能少的凸出物對車底氣流的干擾，所以平整的底盤是個關鍵。其次，則少不了擴散器的功勞。

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　　擴散器位于車輛的尾部，它的作用主要在兩方面：一是其自身可以在車尾部制造一定的下壓力，并為車尾部的氣流進行疏導；第二個作用類似于前面講到的在車尾部所安裝的風扇，它可以從車的下方抽走空氣，從而在車輛的底盤部分形成一個低壓區(qū)域。民用級超跑的擴散器不像賽車一樣設計得如此復雜精致，所以它所能起到的作用也相對有限。要想擴散器發(fā)揮出最大的效能，從氣流進入車頭部位就要開始考慮如果進行合理的引導，配合平整的底盤以及適當?shù)碾x地間隙，最終將氣流引導至擴散器來加速氣流流動。 

總結：

　　 空氣動力學在科學的范疇里是一門比較艱深的學科，所研究的東西是看不見摸不著的，但是對于高速運動的物體，又確實不可忽視它的存在，超跑相比普通家用車要更注重空氣動力學效應的應用，優(yōu)秀的設計不但可以最大化的減小車輛前進的阻力，同時可確保為車輛提供所需的下壓力。（文/汽車之家 馮景毅）

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