工程师们如何在车上实现“航空器实验”

　　 在汽车诞生至今的百年历史当中，伴随着汽车成长的飞机等航空器其实也在无时无刻不影响着汽车的发展。比如我们时下正流行的“带T”发动机，其涡轮就来源于飞机技术。除此之外，想必汽车受到航空器影响最大的就是这个外观了，从60年代的美国设计到如今的空气动力学，很多方面都参照了这位“天上的朋友”，一步一步，让我们的汽车成为了今天的模样。不仅在造型上有着一定程度的参考与借鉴，其实在实验手段上，他们之间也有着很多交集，那么今天，让我来告诉你如何让一台车进行“航空器实验”，为你揭秘风洞试验与空气动力学的故事。

● 每一台汽车都曾有过航空器的梦

　　说到汽车的飞行梦，想必很多人同我小时候一样，曾幻想过汽车能够上天翱翔，事实上，不仅是我们，远在大洋彼岸的美国人也曾在二战之后想过同样的问题。时光回到50年代，此时正值的美国黄金岁月，越来越多的美国人拥有了自己的汽车，而他们也早已不满足于“我在开一台四轮代步工具”这样简单的想法，更多的人想要一台“看上去就能起飞”的梦幻机器。

　　这一次造型上的尝试，让美国设计成为了当时的风潮，一度引领全世界汽车设计语言。不过好景不长，这套浮夸的设计让当时的美国车在尺寸和重量上都十分巨大，而与之相匹配的发动机自然也是油老虎。在石油危机之后，曾经风靡一时的“美式大火箭”也一度销声匿迹了，更加小巧实用的日本车开始占领美国市场。

● 再次引入“航空器概念”其实是为了空气动力学实验

　　起初空气动力学主要的研究方向集中在航空器等开发方面，汽车的空气动力学设计并未受到十分重视。而在航空器等领域的开发过程当中，如何测算与分析其空气动力学特性，成为了当时比较棘手的一个问题。

● 如何让汽车具备空气动力学优化设计？

　　那么在汽车领域呢？由于技术的极大进步，现在的汽车设计时速已经远高于几十年前的水平，如何继续突破极限成为了各大车企所关注的一个重点。除了提高发动机、变速箱等机械与电子方面的技术之外，车身设计又一次被很多车企重新重视起来。既然现在的车跑得越来越快了，那么在高速情况下如何实现低风阻和高下压力成为了很多车企关注的重点。

　　可能有人会质疑：费尽心思去优化空气动力学，还不如去多开发新技术，减减重什么的来得效果更明显。其实这样的观念也并不无道理，一台车的优化是多方面因素所要考量的，但为何在这里要说到空气动力学的重要性呢？由于风阻与车速之间成2次方倍数增长关系，故在车速较高的情况下，一台车的阻力主要影响因素势必是风阻，也就是说，改善风阻对于车辆在高速情况下的整体性能优化是至关重要的，例如在高速情况下的风噪、车辆操控稳定性与经济性等方面，风阻都会成为主要影响因素。

　　也就是说，优化风阻就等同于优化车身造型，而若你了解空气动力学的话，你应该会注意到一个问题：这样的优化是通过大量实验和模拟计算实现的。为何这样的优化没有一套通用的理论公式什么的去支持呢？这是因为在现阶段，空气动力学尚属于依赖于经验和实验所实现的学科，对于空气动力学的研究还没有一套非常万能的函数去优化，只能通过模拟计算和风洞试验和经验来完成一步步尝试与改进，从而优化空气动力学设计。

　　让我们把目光投回国内，现阶段国内已经建成的整车风洞实验室有两家——位于上海同济大学的上海地面交通工具风洞中心和位于徐水的长城研发中心。一个风洞的建成需要非常多的资源，甚至于因为其风机需要的功率很大，比如同济的这一风洞实验室，上海还为其专供了一条供电线路，以保证这个风洞实验室正常运转。据江淮官方声称，同济风洞现阶段参与整车风洞实验的中国品牌仅有江淮一家。

　　将之前设想的多种参数进行实验，再一步步选取或优化其空气动力学设计，这就是风洞所要做的事情。其实这个风洞实验室并非供给某一企业与学校，而是面向所有车企所开放，但由于现阶段而言，风洞实验单次成本过高，故很多车企并不希望通过风洞实验对其车辆风阻系数进行调整，仅通过模拟仿真运算进行大概估计，并得出一些结论。

　　从以上结果来看，其实模型风洞实验结果与实车还是有着一定差距的，并且这种差距在工程设计领域并非小数量级，从中我们能够看出空气动力学在现阶段而言还是有一定“玄学”色彩的，而这也是未来空气动力学上突破的关键，如何做好空气动力学优化工作，将极有可能成为未来车企所要竞争的关键技术指标。

编辑点评：

　　在参观了现阶段国内第一家整车风洞实验室之后，我不禁感慨几何，想起曾经大学导师的一席话：出国之后，千万别说自己很懂空气动力学，这是一门“玄学”学科，靠经验大于理论的一门知识。确实，在我看来，国内车企似乎还没有十分重视这一领域，而这一领域，其实早已是很多大厂所非常重视的一个方向，究竟我国车企将如何对待这一源于航空器实验的未来方向？我希望能有更多的企业逐步对空气动力学重视起来，为自己的明天打下基础。

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