从空气动力学方面来看,最佳的汽车设计是什么样子的?

有些问题总是不得不问,我们在这里为你提供答案——这些答案可能还会有些出乎所料。

尽可能采用流线型外形,节省能源并增加续航:这就是空气动力学专家们的目标。“如果在设计车辆时只考虑到这一点的话,那么汽车很有可能是水滴型的。”保时捷工程公司空气动力学和热管理系统专业项目经理马塞尔·斯特劳布(­Marcel Straub)说,“这种形状四周的空气在流动时的阻力就会特别小。前部圆,后部逐渐变尖,这样就不会有‘尾流',也没有行进方向的吸力。”当然,这也可以用数字来表达:水滴的风阻系数 Cd 值为 0.05。但这种设计在现实中是无法实现的。

接近理想的水滴形

虽然从空气动力学的角度来看,水滴形状接近理想状态,但它显然在容纳发动机、乘客或行李厢方面有较大的困难。另外,车轮的设计从空气动力学的角度来看也非常具有挑战性。车轮在空气中旋转,轮罩中就会出现耗费能量的气流。采用气垫或磁悬浮可以帮助解决这个问题。另一个问题是,车辆会离地面太近。这就会阻碍水滴周围的空气完全对称地流动。要让汽车仅仅高于路面几厘米是根本不可能的。为了解决这个问题,我们就有必要在几米高的位置“开车”,或干脆飞行。正因如此,也许我们会在不久的将来制造出机器人出租车:形状像水滴并以流线型方式漂浮在空中,同时还设计有两翼,在较尖的一端安装有螺旋桨。当然,到目前为止,这些构想还无法实施。

变革之风

汽车空气动力学如今尚未完全释放其全部潜力。在未来,我们仍有望借助主动式空气动力学举措和全新的研发方法,进一步提升整车空气动力学的性能表现。

更多

顺便一提:自然界中有一种形状的流线型甚至略胜于水滴,那就是企鹅的形状!水平倾斜状态下的风阻系数 Cd 值可以达到 0.03,这样一种汽车形状无可挑剔并且能达到最佳的空气动力学效果。但这种设计的汽车靠地面也太近、其车轮和对结构空间的要求也过高,以致于这种构想无法实现。诸如阿尔法-罗密欧 1914 年生 产的 40–60 马力的 Aerodinamica 或 1939 年生产的 Schlörwagen 等水滴型汽车最终未能自成一派,也许并非 巧合。当然,从审美角度来看,这也许也并不是一件坏事。

版权信息

本文初刊于《保时捷工程杂志》2022 第 2 期

文字:Christian Buck

插图:Julien Pacaud

相关文章

制动致胜
Innovation

制动致胜

电动车对底盘研发提出了全新的挑战,尤其是在制动与动能回收方面。保时捷集团的研发人员正在研究新的制动力分配概念,致力于在不影响驾乘舒适性的情况下获得更好的动能回收能力。

大飞跃:颠覆性创新的重要性
Innovation

大飞跃:颠覆性创新的重要性

哪些技术革新将促成人类的进步?我们如何才能为我们这个时代的重大挑战找到更好的解决方案?这就是 Rafael Laguna de la Vera 和 Thomas Ramge 特别供稿的核心主题。

太空中的信号塔:人造卫星的重要性
Innovation

太空中的信号塔:人造卫星的重要性

未来的车辆将会持续联网,而卫星可能对此起到举足轻重的作用。除了来自美国的卫星服务供应商之外,一个欧洲财团也希望在太空中建立网络。目前已有第一批整车制造商在考虑通过独自或合作的方式来发射卫星。

变革之风
Innovation

变革之风

几十年来,汽车制造商已经成功对其车辆的空气动力学进行了一轮又一轮的优化。随着电动汽车的发展,最新车型也在风阻系数(Cd 值)上实现了飞跃性发展。但汽车空气动力学尚未完全释放其全部潜力。在未来,我们仍有望借助主动式空气动力学举措和全新的研发方法,进一步提升整车空气动力学的性能表现。