超跑秘密(四)：看不见的空气动力学效应

伯努利原理

虽然看不见摸不着，但高速车辆不能忽视它的存在。如果使用得当，它的积极效果可能会超出你的想象。超级跑车离不开它的辅助。仔细观察精心打造的车身的每一个细节，这就是工程师们充分利用空燃气为汽车提供出色的性能和行驶稳定性。

空空气通常给人温柔和温雅的感觉，但是空运动中的空气充满力量，可以使重达数百吨的飞机冲进蓝天，反之，也可以使汽车产生远远超过自身重量的向下压力，从而紧贴地面。​

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​●伯努利原理

​在日常生活中，我们很容易感受到空空气动力学效应的存在。当你坐在行驶的车辆上时，把手伸出车外，尽量不断调整手与迎风方向的角度，这时你就能感受到空空气的升力和下压力。

我们还可以通过一个小实验体验空空气动力学的奇妙之处:找一张A4大小的白纸，双手握住纸的两个长边，让短边贴在嘴唇上，此时纸的另一端自然下垂。如果你在纸的上表面快速吹气，你会发现纸是这样浮起来的。停止吹气后，纸张会再次回到自然下垂的状态。如果将这一原理反过来应用于跑车或赛车，空空气会将汽车紧紧地压在地面上。

对这一实验原理的研究始于亚里士多德，直到18世纪（查成交价|参配|优惠政策），丹尼尔·伯努利提出的伯努利原理才更准确地揭示了这一现象，而这一理论的本质，用最简单的话来说，就是:如果在水或空气流动中速度很小，压力就会很大；如果速度高，压力低。这样，当你在纸张的上表面吹气时，气流的速度会加快，这将导致白纸上表面的压力降低，而强大的下侧会将纸张向上推，从而使我们看到的白纸漂浮起来。

这一原理首次应用于汽车的例子可以被描述为汽车工业中最伟大的发明之一——化油器。当活塞处于吸气冲程时，空气体被吸入管道，当它流过相对较窄的喉部时，流速增加，从而压力降低，汽油从安装在狭窄部分的喷嘴流出，喷成雾状，形成油气混合物，进入气缸。

了解空空气动力学的基本原理和常见示例，将有助于我们了解超级跑车和赛车的外形设计。汽车在行驶时，会撞击到静止的空空气，所以空空气会在汽车周围流动，一部分会流过车身表面，一部分会跳到车身底部，一部分会进入车身内部。如何高效地引导和利用这些气流，为汽车提供足够的下压力，快速带走发动机和刹车系统产生的热量，对于超级跑车来说尤为重要。

但是，与赛车相比，增加下压力并不是平民超跑者想要追求的一切，因为追求下压力和降低空空气阻力就像跷跷板的两端。车辆在高速行驶时，发动机所做的大部分工作都是用来克服空空气阻力的，因此如何降低空空气阻力对于强调排放和油耗的民用车辆来说也非常重要，成功的关键在于如何在最大下压力和最小空空气阻力之间找到平衡。让我们来看看超级跑是如何利用这些气流的。

车身的空气动力学设计

● 空车身表面的空气动力学设计

首先，作为一款民用级的超级跑车，它的车身表面不可能像赛车一样覆盖着无数个经过大量风洞试验的复杂鳍片，起到承前启后的作用，因为这样会让车辆看起来不是特别美观。从车辆的品牌传承、设计理念、市场定位等因素来看，大部分超级跑车在外观上遵循流畅流畅的设计原则，这也使得空气体在车辆周围顺畅流动，将阻力降到最低。

事实上，如果仔细观察超级跑车的侧面造型，不难发现从车头到车尾的线条是一个高中心、低侧面的弧形，而车底则非常平坦，这种造型与机翼的横截面非常相似。当空气在单位时间内流过这个翼形物体时，由于车身上方的距离相对较长，其上方流动的空气必然比车身下方流动的空气要快，从而产生浮力。

随着车速的增加，浮力会增加，下压力的损失也会增加。虽然车身上下部分的压差可能只有一点点，但由于车身上下部分的面积较大，轻微的压差会造成抓地力的明显差异。一般来说，车辆后部更容易受到浮动力的影响，车辆前部也会受到牵连，导致操纵稳定性差。

——前部

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超跑的前发动机盖配合大倾角的前挡风玻璃可以产生一定的下压力。由于很多超跑都是采用发动机在中位或后位的布局，所以前发动机盖通常会预留给空空气动力学设计师发挥更大的空间空，比如可以通过在发动机盖上开槽来合理引导气流，从而产生额外的一部分下压力。

随着材料科学的发展，工程师们开发了一种被动变形扰流翼。这项技术曾经以技术规则的擦边球短暂出现在F1赛场，但后来被禁赛，但这并不妨碍它在民用车上做出巨大努力。这种机翼由柔性材料制成。转弯时，由于速度较慢，风阻系数较低，使得机翼基本保持原来相对陡峭的形状。一旦车辆高速行驶，较大的风阻系数会将机翼吹得更平，有助于降低空空气阻力。

对于超级跑车来说，“快”是它们最突出的标签之一，但它们强大的制动能力也不容忽视。如果制动系统在持续高负荷的情况下工作稳定，散热系统必不可少。因此，流过机车的一部分空空气需要合理引入制动系统散热，这也属于对空的气动效应。

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——车身中部

车身中部通常是空一个空气动力学很少大惊小怪的地方。工程师们大多对现有的车身零件进行优化。比如从车身突出的后视镜，在行驶过程中经常会扰乱空气的顺畅流动。如果能很好地利用，后视镜还能起到梳理气流的作用。在接收到这些流畅顺滑的气流后，车尾部分也能得到更高效率/【另外，如果门把手设计成隐藏式，可以减少颠簸的产生。

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因为很多超级跑车都采用了发动机后置布局，车门后面会有相应的进气口，一部分气流用来为发动机提供进气口，另一部分用来提供散热。

——后部

如前所述，车尾通常是汽车最需要向下压力的地方。第一，高速行驶时车尾更容易产生升力。其次，很多超级跑车都是后轮驱动，所以车尾需要足够的下压力来保证抓地力。此外，气流流经车辆后部后，由于失去了车身的附着，变得混乱。这种颠簸会破坏车辆的行驶稳定性，速度越高越明显。因此，有必要在车辆后部引导气流。

车底的气流疏导/扩散器

很多超级跑车的尾部都装有扰流翼，有些是固定的，有些可以根据车速自动升降。这种尾翼在低速时不影响车辆的外形，保持整体平展，同时在车辆制动时会上升并提供辅助制动。高速时，它可以疏通气流，产生下压力。

“固定扰流翼”

“可自动升降的扰流翼”

此外，pagani Huayra可以说将翅膀的作用发挥到了极致，该车前后都配备了四个可以自动升降的翅膀。车辆行驶时，每个机翼都可以独立控制，计算机会根据当前的车身姿态实时调整每个机翼的张开角度，使车身姿态趋于稳定，减少转向时的侧倾和制动时的俯冲姿态。

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​——车轮部分

车辆在行驶时，车轮是唯一与空气接触但又自身运动的部件，而它的旋转会极大的扰乱流经车身的气流，好在民用级的车辆都有车轮罩，不过这对于超跑来说或许还不够，设计人员依然要通过特殊的设计来进一步改善车轮罩周围的气流。但是对车轮其外部被称作空气帘的两个附加垂直进气口，可以明显减少乱流，改善轮罩周围的气流。

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●可加速车下气流速度的扩散器& # 8203；

我们来看看车底的空空气动力学效果是如何应用的。因为在车身上加装扰流翼必然会增加空空气阻力，人们开始好奇如何对底盘大惊小怪。根据伯努利理论，如果车辆下方流动的空气速度能够被加速，甚至超过车身表面流动的空气速度，那么在底盘区域就会产生一个相对低压的区域，然后车辆在大气压力的作用下紧贴地面。这种现象通常被称为“地面效应”。

事实上，直到20世纪（查成交价|参配|优惠政策）70年代末，这个看似简单的原理才第一次应用于汽车。当然，它还是先出现在F1赛车领域。车与地面的距离越近，就越能更好的发挥效果。由于使用这项技术的汽车取得了显著的成就，这项技术后来受到了严格的限制。

“1978年布拉姆BT46B赛车”

除此之外，更有甚者，在车尾直接安装了一个可以高速旋转的风扇，可以快速将车底的气流吸出车外，这无疑进一步增强了地面效果，但这种极端激进的做法只能快速禁止。

当然，民用超跑不需要这么极端的地效，但为了加快车下气流，首先要保证尽可能少的凸起干扰车下气流，所以一个平整的底盘是关键。其次，扩散器不可或缺。

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扩散器位于车辆后部，其功能主要有两个方面:一是可以在车辆后部产生一定的向下压力，引导车辆后部的气流；第二个功能类似于前面提到的安装在车辆后部的风扇，可以从车辆下方吸入空空气，从而在车辆底盘内形成低压区。I级超级跑车的扩散器没有赛车复杂精致，所以功能相对有限。为了使散流器的效率最大化，需要考虑如何进行合理的引导，配合平整的底盘和适当的离地间隙，最终将气流引导至散流器，加速气流。

总结:

空空气动力学是科学领域的难点学科，研究的东西看不见摸不着。但是，对于高速运动的物体来说，它的存在是不容忽视的。与普通家用车相比，超级跑车更应该注重/[k0/]气动效果的应用。优秀的设计不仅能最大限度地降低车辆的前进阻力，还能保证车辆所需的下压力。