空氣動(dòng)力學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中

空氣動(dòng)力學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用汽車作為一種商品，第一向人們展現(xiàn)的確實(shí)是它的外形，外形是否討人喜愛直截了當(dāng)關(guān)系到這款車子甚至汽車廠商的命運(yùn)。汽車的外形設(shè)計(jì)，專業(yè)的說法叫做汽車造型設(shè)計(jì)，是依照汽車整體設(shè)計(jì)的多方面要求來塑造最理想的車身形狀。汽車造型設(shè)計(jì)是汽車外部和車廂內(nèi)部造型設(shè)計(jì)的總和。它不是對(duì)汽車的簡(jiǎn)單裝飾，而是運(yùn)用藝術(shù)的手法、科學(xué)地表現(xiàn)汽車的功能、材料、工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。汽車造型的目的是以美去吸引和打動(dòng)觀者，使其產(chǎn)生擁有這種車的欲望。汽車造型設(shè)計(jì)盡管是車身設(shè)計(jì)的最初步驟，是整車設(shè)計(jì)最初時(shí)期的一項(xiàng)綜合構(gòu)思，但卻是決定產(chǎn)品命運(yùn)的關(guān)鍵。汽車的造型已成為汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)最有力的手段之一。汽車造型要緊涉及科學(xué)和藝術(shù)兩大方面。設(shè)計(jì)師需要明白得車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識(shí)。同時(shí)，設(shè)計(jì)師更需要有高雅的藝術(shù)品味和豐富的藝術(shù)知識(shí)，如造型的視覺規(guī)律原理、繪畫、雕塑、圖案學(xué)、色彩學(xué)等等。二戰(zhàn)以后現(xiàn)代主義提倡的民主制度，強(qiáng)調(diào)每個(gè)人都必須平等。但人與人之間始終存在著許多不同。我們必須承認(rèn)，所謂清一色的平等只能夠制造出一種假象，而并不是真正滿足了每個(gè)人的需要。因此，今后的汽車造型設(shè)計(jì)將更多注重個(gè)體性與差異性。技術(shù)的進(jìn)步為設(shè)計(jì)師提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，讓他們有能力做出更靈活、更多樣化的設(shè)計(jì)滿足消費(fèi)者的需求，舊有的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化將被推翻。目前部分技術(shù)實(shí)力精湛的小型汽車廠商差不多開始提供個(gè)人定制汽車服務(wù)，但要價(jià)不菲，2007年曾有美國(guó)富商向賓西法尼亞訂購(gòu)了一輛價(jià)值300萬美元的跑車。消費(fèi)者參與原始時(shí)期，人類使用的器物差不多上自己制作，并從制作過程中得到滿足與成就感，這是人類的本能之一。大工業(yè)生產(chǎn)包辦了一切制作過程，人得到的只有最后的成品。新的世紀(jì)里，這種本能將會(huì)被重新提倡。既成品的概念差不多成為過去。在不完全否定工業(yè)大生產(chǎn)的前提下，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體制將會(huì)做出靈活的調(diào)整。今后的汽車會(huì)像今天我們所能見的電腦產(chǎn)品一樣，不再以最終完成品的狀態(tài)出廠，而是有各種性能升級(jí)的空間。汽車產(chǎn)品的使用環(huán)境不再固定，而是成了互動(dòng)的使用環(huán)境。汽車的保有量不斷增加，而相應(yīng)配套的市政設(shè)施、停車場(chǎng)空間等卻與進(jìn)展不相稱，這勢(shì)必要求汽車整車外形尺寸要越小越好，但又不能對(duì)乘坐舒服性產(chǎn)生不利的阻礙，我們能夠從五種途徑來增大空間利用率：減少發(fā)動(dòng)機(jī)所占空間，駕駛室前移；加長(zhǎng)軸距，減少前后懸的長(zhǎng)度；行李箱向車尾部后移或向車頂部上移；從三廂式向單廂式進(jìn)展；改變車門開啟方式。為了減少發(fā)動(dòng)機(jī)所占空間，需要對(duì)底盤和整車總體布置進(jìn)行充分地研究，以便利用有效空間和增加使用空間的可變性，通常前擋風(fēng)玻璃總是盡量往前移，形成子彈頭形狀。軸距加長(zhǎng)是在車身總長(zhǎng)不變的前提下，能夠減少前后懸的突出部分，使后排座位的人上下車更加方便，增加乘坐舒服性。行李箱設(shè)計(jì)盡量向后移或向上移是為了增大乘坐空間，充分利用車頂部的空間。車身布置盡量緊湊合理，渾然一體，使得汽車在滿足舒服陛的前提下更加輕便化、流線型化。許多日系小型車將這類設(shè)計(jì)概念發(fā)揮到了極致，比如以大空間著稱的日產(chǎn)TIIDA。高速、安全、低耗是現(xiàn)代汽車進(jìn)展的主題。為了適應(yīng)那個(gè)潮流，汽車造型應(yīng)在嚴(yán)格的風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做好形狀設(shè)計(jì)，制造楔形車身或流線型楔形車身。以后汽車降低油耗的途徑將是多方面的，采納新能源是一項(xiàng)重要措施。能源的改變使汽車造型、內(nèi)飾、色彩均與眾不同。例如電動(dòng)汽車，采納蓄電池和電動(dòng)系統(tǒng)為動(dòng)力，其動(dòng)力艙部分空間就要比內(nèi)燃機(jī)小得多，大大增加了造型設(shè)計(jì)的靈活性。由此可見，以后車身的整體形狀由于汽車動(dòng)力能源的不同，將顯現(xiàn)豐富多彩的藝術(shù)造型。研究空氣或其他氣體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，空氣或其他氣體與飛行器或其他物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和相伴發(fā)生的物理化學(xué)變化的學(xué)科。流體力學(xué)的一個(gè)分支。它是在流體力學(xué)基礎(chǔ)上隨航空航天技術(shù)的進(jìn)展而形成的一門學(xué)科。

研究?jī)?nèi)容

依照空氣與物體的相對(duì)速度是否小于約100米／秒（相應(yīng)馬赫數(shù)約0.3），

可分為低速空氣動(dòng)力學(xué)和高速空氣動(dòng)力學(xué)。前者要緊研究不可壓縮流淌，后者研究可壓縮流淌。依照是否忽略粘性，可分為理想空氣動(dòng)力學(xué)和粘性空氣動(dòng)力學(xué)。作用于飛行器的升力、力矩問題，可要緊通過理想空氣動(dòng)力學(xué)求解。按流場(chǎng)邊界不同，氣流有外流和內(nèi)流之分。外流指一樣飛行器繞流和鈍體繞流，內(nèi)流要緊指管道、進(jìn)氣道、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流淌。專門研究鈍體繞流的稱鈍體空氣動(dòng)力學(xué)；專門研究?jī)?nèi)流的稱內(nèi)流空氣動(dòng)力學(xué)。自20世紀(jì)60年代以后，空氣動(dòng)力學(xué)逐步向非航空航天的一樣工業(yè)與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擴(kuò)展和滲透，形成了工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)。此外還有一些邊緣性分支學(xué)科，如稀薄氣體動(dòng)力學(xué)、高溫氣體動(dòng)力學(xué)和宇宙氣體動(dòng)力學(xué)等（見氣體動(dòng)力學(xué)）。流體力學(xué)的三大方程組是由質(zhì)量守恒，動(dòng)量守恒和能量守恒定理推導(dǎo)出來的，他們分別叫連續(xù)方程、動(dòng)量方程和能量方程。另外加上氣體狀態(tài)方程和本構(gòu)方程，形成了流體力學(xué)的核心內(nèi)容。（具體叫法依照譯本有出入）它們成立的前提是做了連續(xù)性假設(shè)、牛頓流體假設(shè)和完全氣體假設(shè)。其中只做了上述三個(gè)假設(shè)的方程組最為精確，適用范疇最廣，被成為Navier-Stocks方程（組），然而在當(dāng)時(shí)條件下，人們無法對(duì)N-S方程（組）進(jìn)行有效地求解，為了滿足工程實(shí)踐需要，人們又做了無粘假設(shè)，忽略掉了由動(dòng)量定理推導(dǎo)出的那個(gè)方程的粘性項(xiàng)，這一舉措對(duì)連續(xù)方程毫無阻礙，但能量方程中由粘性耗散引起的能量變化因此消逝了。現(xiàn)在，N-S方程退化成了Euler方程（組），然而大大簡(jiǎn)化了CFD的運(yùn)算難度，現(xiàn)在對(duì)Euler方程（組）的求解已專門成熟，差不多能滿足工程的最高精度的需要，NS方程一樣只是做為理論研究或是某些專門的情形下才需要做。隨著具體的實(shí)際情形，先輩們又對(duì)EULER做了諸如不可壓啊，無旋?。ㄊ顾俣扔袆?shì)），小擾動(dòng)啊等等假設(shè)，進(jìn)一步把EULER方程組簡(jiǎn)化成針對(duì)具體情形的方程組或方程，比如Laplace方程，速勢(shì)方程，小擾動(dòng)速勢(shì)方程等。

①鈍體空氣動(dòng)力學(xué)。研究鈍形物體的繞流問題。鈍體常具有鈍頭、鈍尾或帶棱角的形狀，如橋梁、塔架、采油平臺(tái)、大型冷卻塔、高層建筑、火車、汽車等。當(dāng)風(fēng)吹過這些物體或物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)便產(chǎn)生鈍體繞流現(xiàn)象。流線型飛機(jī)在大迎角飛行時(shí)，也屬鈍體繞流范疇。鈍體繞流通常伴有復(fù)雜的分離和旋渦運(yùn)動(dòng)，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生流致振動(dòng)（即物體或結(jié)構(gòu)被流淌激發(fā)的振動(dòng)）。這是由于分離渦從物面周期性發(fā)放時(shí)，物體受到周期變化的流體動(dòng)力作用而發(fā)生的受迫振動(dòng)，甚至導(dǎo)致共振或變形發(fā)散，使結(jié)構(gòu)破壞。1940年美國(guó)塔科馬懸索橋在自然風(fēng)作用下發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)而斷裂確實(shí)是一例。為此，在建筑設(shè)計(jì)中必須考慮結(jié)構(gòu)的固有頻率，還要進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。常采取的措施有減小跨度，增加剛度，改善外形等，或設(shè)置動(dòng)力阻尼器。

②內(nèi)流空氣動(dòng)力學(xué)。要緊研究各種管道（如噴管、擴(kuò)壓管等）內(nèi)部空氣或其他氣體的流淌規(guī)律及其與邊界的相互作用；有時(shí)還包括管道內(nèi)葉輪機(jī)（如壓氣機(jī)、渦輪等）中的流淌問題。管道中的流淌一樣可按一維流淌處理。中國(guó)學(xué)者吳仲華于20世紀(jì)50年代初創(chuàng)立了葉輪機(jī)械三元流淌理論。內(nèi)流空氣動(dòng)力學(xué)的研究方法與一樣空氣動(dòng)力學(xué)并無明顯的不同。

③工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)。要緊研究大氣邊界層（受地面摩擦阻力阻礙的大氣層區(qū)域）內(nèi)風(fēng)與人類活動(dòng)、社會(huì)和自然環(huán)境相互作用的規(guī)律。專門多情形下，也稱為風(fēng)工程。要緊內(nèi)容包括：大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)特性，如速度分布、湍流分布等；風(fēng)對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的作用，以及對(duì)果園、樹林等的風(fēng)害及其防治；建筑物或群體所誘致的局部風(fēng)環(huán)境；風(fēng)引起的質(zhì)量遷移，如氣態(tài)污染物的排放、擴(kuò)散和彌散規(guī)律；交通車輛（如汽車、火車）的氣動(dòng)特性及減阻措施等；風(fēng)能利用；風(fēng)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的其他阻礙等。要緊通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行研究。為此建筑了專用的大氣邊界層風(fēng)洞和密度分層的水槽等設(shè)備。

研究方法

要緊有理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面。

①理論研究遵循的一樣原理是流淌的差不多定律，如質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律、熱力學(xué)定律以及介質(zhì)的物理屬性和狀態(tài)方程等。但在不同速度范疇、流淌特點(diǎn)，上述差不多定律的表現(xiàn)形式（即操縱方程）、求解的理論和方法有專門大差異。在低速不可壓縮流范疇，求解的差不多理論有理想無粘流的差不多解法、升力線和升力面理論、保角轉(zhuǎn)繪理論、低速邊界層理論等。在亞聲速流淌范疇，理想無旋流方程屬非線性橢圓型偏微分方程，要緊求解方法有小擾動(dòng)線化理論、亞聲速相似律（如普朗特-格勞厄脫法則、卡門-錢學(xué)森公式等）、速度面法等。在超聲速流淌范疇，方程屬非線性雙曲型偏微分方程，要緊理論處理方法有小擾動(dòng)線化理論、相似律、特點(diǎn)線法等。在跨聲速流淌范疇，流淌比較復(fù)雜，方程屬非線性混合型偏微分方程，求解難度專門大，要緊用數(shù)值求解方法，有時(shí)也可用相似律等。在精湛聲速流淌范疇，流淌中顯現(xiàn)專門多物理化學(xué)變化如燒蝕、傳熱傳質(zhì)等，而且必須考慮氣體真實(shí)效應(yīng)和激波-

邊界層干擾（物面鄰近的激波同邊界層之間的相互阻礙）。

②實(shí)驗(yàn)研究是以相似理論為指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備（要緊是風(fēng)洞）中模擬真實(shí)飛行而求解流淌問題。運(yùn)算機(jī)的應(yīng)用和進(jìn)展，使空氣動(dòng)力學(xué)有了深刻而龐大的進(jìn)展。

在理論研究方面，通過數(shù)值運(yùn)算直截了當(dāng)求解差不多方程，逐步形成了運(yùn)算空氣動(dòng)力學(xué)。在實(shí)驗(yàn)方面，提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化、高效率和高精度水平。理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值運(yùn)算3方面的緊密結(jié)合

，已成為現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)的要緊特點(diǎn)?？諝鈩?dòng)力學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)航空航天技術(shù)的進(jìn)展起著重要作用，對(duì)一樣工業(yè)如建筑、交通、能源、環(huán)境愛護(hù)等技術(shù)的進(jìn)展也起著日益顯著的作用。“造型硬點(diǎn)”理論

一、起因：

用繪畫展現(xiàn)人的胖瘦，他的骨骼、筋腱確實(shí)是不可變的“硬點(diǎn)”，加肉減肉也要合理，比如肚臍眼的最深點(diǎn)到后腰的距離是差不多不變的……

同理，汽車造型設(shè)計(jì)也有著許多有形或無形的約束，不是能夠任意發(fā)揮的，除了表現(xiàn)功能配置和美學(xué)、文化元素外，結(jié)構(gòu)、工藝以及力學(xué)——專門是流體力學(xué)理論也是重要的約束條件。

二、“造型硬點(diǎn)”理論的差不多構(gòu)成：

1.多“S”線學(xué)說；

2.要緊斷面學(xué)說，加強(qiáng)X軸、Y軸中心面及要緊特點(diǎn)區(qū)域的段面剖面邊界；

3.分縫線：區(qū)分可開閉和固定的，分別給出與相關(guān)于整車的位置及寬度比例；

4.弧線、S線：分類約定極限R值、鏈接過渡關(guān)系；

5.渲染：光源位置、角度與光影明暗、強(qiáng)弱差異對(duì)比；

6.燈具外表面的凸起；

7.邊緣落差的顯現(xiàn)形式；

8.玻璃的透光度與背景可見物；

9.迎風(fēng)面：忌與Y軸垂直的迎風(fēng)凹面；

10.主體色彩與背景、地面襯托；

11.一些部件的設(shè)定位置；

12.長(zhǎng)、寬、高、接近角、離去角、最小離地間隙等參數(shù)；設(shè)計(jì)汽車造型的空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)在科學(xué)的范疇里是一門艱深的度量科學(xué)，一輛汽車在行使時(shí)，會(huì)對(duì)相對(duì)靜止的空氣造成不可幸免的沖擊，空氣會(huì)因此向四周流淌，而躥入車底的氣流便會(huì)被臨時(shí)困于車底的各個(gè)機(jī)械部件之中，空氣會(huì)被行使中的汽車?yán)瓌?dòng)，因此當(dāng)一輛汽車飛馳而過之后，地上的紙張和樹葉會(huì)被卷起。此外，車底的氣流會(huì)對(duì)車頭和引擎艙內(nèi)產(chǎn)生一股浮升力，削弱車輪對(duì)地面的下壓力，阻礙汽車的操控表現(xiàn)。另外，汽車的燃料在燃燒推動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)差不多消耗了一大部分動(dòng)力，而當(dāng)汽車高速行使時(shí)，一部分動(dòng)力也會(huì)被用做克服空氣的阻力。因此，空氣動(dòng)力學(xué)關(guān)于汽車設(shè)計(jì)的意義不僅僅在于改善汽車的操控性，同時(shí)也是降低油耗的一個(gè)竅門。

應(yīng)付浮升力的方法

應(yīng)付浮升力的方法，其一能夠在車底使用擾流板。只是，今天差不多專門少有量產(chǎn)型汽車使用這項(xiàng)裝置了，其要緊緣故是因?yàn)檠邪l(fā)和制造的費(fèi)用實(shí)在太過高昂。在近期的量產(chǎn)車中只有FERRARI360M、LOTUSESPRIT、NISSANSKYLINEGT-R還使用如此的裝置。另一個(gè)主流的做法是在車頭下方加裝一個(gè)牢固而比車頭略長(zhǎng)的阻流器。它能夠?qū)饬饕龑?dǎo)至引擎蓋上，或者穿越水箱格柵和流過車身。至于車尾部分，其課題要緊是如何令氣流順暢的流過車身，車尾的氣流也要盡量保持整齊。假如在汽車行駛時(shí)，流過車體的氣流能夠緊貼在車體輪廓之上，我們稱之為ATTECHED或者LAMINAR（即所謂的流線型）。而水滴的形狀確實(shí)是現(xiàn)今我們所知的最為流線的形狀了。只是并非汽車非要設(shè)計(jì)成水滴的形狀才能達(dá)到最好的LAMINAR，事實(shí)上傳統(tǒng)的汽車形狀也能夠達(dá)到專門好的LAMIAR的成效。常用的方法確實(shí)是將后擋風(fēng)玻璃的傾斜角操縱在25度之內(nèi)。FERRARI360M和豐田的SUPRA確實(shí)是有此特點(diǎn)的雙門轎跑車。事實(shí)上認(rèn)真觀看這類轎跑車的側(cè)面，就不難發(fā)覺從車頭至車尾的線條會(huì)朝著車頂向上呈弧形，而車底則十分的平坦，事實(shí)上那個(gè)形狀類似機(jī)翼截面的形狀。當(dāng)氣流流過那個(gè)機(jī)翼形狀的物體時(shí)，從車體上方流過的氣體一定較從車體下方流過的快，如此一來便會(huì)產(chǎn)生一股浮升力。隨著速度的升高，下壓力的缺失會(huì)逐步加大。盡管車體上下方的壓力差有可能只有一點(diǎn)點(diǎn)，然而由于車體上下的面積較大，微小的壓力差便會(huì)造成明顯的抓著力分別。一樣而言，車尾更容易受到浮升力的阻礙，而車頭部分也會(huì)因此造成操控穩(wěn)固性的問題。傳統(tǒng)的房車、旅行車和掀背車這類后擋風(fēng)玻璃較垂直的汽車，浮升力對(duì)它們的阻礙會(huì)較為輕微，因?yàn)闅饬魍ㄟ^垂直的后窗后就差不多散落，形成所謂的亂流成效，浮升力因此下降，然而這些亂流也正是氣流拉力的來源。有些研究指出像GOLF之類的兩廂式掀背車，如車頂和尾窗的夾角在30度之內(nèi)，它所造成的氣流拉力會(huì)較超過30度的設(shè)計(jì)更低。因此有些人就會(huì)想因此的認(rèn)為只要將后窗的和車頂?shù)膴A角操縱在28至32度之間，就能同時(shí)兼顧浮升力和空氣拉力的問題。事實(shí)上問題并沒有那么簡(jiǎn)單，在那個(gè)角度范疇里氣流既不能緊貼在車體上也不足以造成亂流，如此一來將專門難估量空氣的流淌情形。因?yàn)槠囋谛旭倳r(shí)并非在一個(gè)水平面上行駛，隨著懸掛系統(tǒng)的上下運(yùn)動(dòng)，事實(shí)上汽車的離地距離是一個(gè)變量，而氣流在流過車體上下所造成的壓力差也會(huì)隨時(shí)改變，同時(shí)在車輛過彎時(shí)車尾左右的氣流淌態(tài)也會(huì)對(duì)車尾的氣流情形造成阻礙。當(dāng)尾窗與車頂?shù)膴A角介于28至32度時(shí)，車尾將介于穩(wěn)固和不穩(wěn)固的邊緣，這事實(shí)上專門危險(xiǎn)的。舉個(gè)例子，AUDITT在推出時(shí)曾經(jīng)發(fā)生高速翻車的問題，當(dāng)時(shí)的事故調(diào)查報(bào)告指出AUDITT的后軸在高速時(shí)浮升力過高，造成后輪抓著力太弱。而TT在設(shè)計(jì)時(shí)以風(fēng)格作為首要前提，在空氣動(dòng)力學(xué)上有所犧牲。后窗與車尾的弧度就介于以上那個(gè)尷尬的角度之間。車廠在設(shè)計(jì)掀背車時(shí)寧愿將車尾設(shè)計(jì)的平直一點(diǎn)，一來能夠增加車內(nèi)的空間，二來也克服了空氣動(dòng)力學(xué)上的不足。尾翼的差不多設(shè)計(jì)尾翼和擾流器的產(chǎn)生正是要解決氣流和浮升力的問題。我們見到過的尾翼可謂五花八門、千奇百怪。只是它們卻有著相同的特點(diǎn)：表面狹窄、水平面離開車身安裝（假如尾翼緊貼在車身安裝，假如它不僅僅起到裝飾作用，便只有擾流器般的作用，這兩者是不同的。）尾翼的要緊作用是增加下壓力，因此尾翼的外形必須像倒置的機(jī)翼才行，如此的設(shè)計(jì)會(huì)使流經(jīng)尾翼下端的氣流的速度較流經(jīng)尾翼上端的來得高，從而產(chǎn)生下壓力。還有一種產(chǎn)生下壓力的方法是將尾翼前端微微向下傾斜，盡管這種設(shè)計(jì)會(huì)比水平式的尾翼產(chǎn)生更大的空氣拉力，然而在調(diào)劑下壓力大小的方面卻較有彈性。WING和SPOILER的分別尾翼和車尾擾流器的分別是后者與車尾連為一體，或者干脆確實(shí)是車身整體設(shè)計(jì)的一部分。車尾擾流器事實(shí)上也能夠用來制造下壓力，然而常見的功能扔是減少浮升力和氣流拉力。掀背車的尾擾流器集結(jié)了大量的空氣于擾流器的前方，目的是分隔車尾的氣流，從而降低浮升力。后擾流器也能夠令氣流更順暢的流經(jīng)車尾，幸免氣流長(zhǎng)時(shí)刻的徘徊或緊貼在車尾上，如此一來便能夠減少空氣拉力，同時(shí)也能夠減低導(dǎo)致浮升力的車底氣壓。因此，有專門多車書喜愛統(tǒng)稱車尾上的凸出物為尾翼是專門不專業(yè)的行為，比如一般版的911那個(gè)能夠自動(dòng)升降的東西該被稱為擾流器，而GT2上的那個(gè)才是貨真價(jià)實(shí)的尾翼。一樣來說，歐洲的車廠比較注重汽車的美學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)也專門在意SPORTSSEDAN和RACINGEDITION之間的分別。因此，歐洲的車廠比較忌用尾翼，而日本的車廠則將尾翼作為賣點(diǎn)推給顧客，從這種分別中也能夠輕易的體會(huì)出不同國(guó)家造車哲學(xué)的不同。閑逛都市街頭，你會(huì)發(fā)覺越來越多新的轎車，在其尾部行李箱蓋外端都裝有一塊像是倒裝的飛機(jī)機(jī)翼，使原本就擁有華麗迷人外觀的轎車又平添許多嫵媚和動(dòng)氣。許多人都以為這新穎漂亮的汽車尾翼是廠家為了好看才給轎車安裝的裝飾件。事實(shí)上它的要緊作用是能夠有效地減少轎車在高速行駛時(shí)的空氣阻力和節(jié)約燃料。

在我國(guó)的一些地點(diǎn)常常將“汽車尾翼”稱為“汽車導(dǎo)流板”，事實(shí)上這種叫法是錯(cuò)誤的?！捌噷?dǎo)流板”在轎車內(nèi)確有其物，只只是是指轎車前部保險(xiǎn)杠下方的拋物型風(fēng)罩，而“汽車尾翼”則是安裝在轎車后箱蓋上的。國(guó)外一些人依照它的形狀形象地稱它為“雪橇板”，國(guó)內(nèi)也有人稱它為“鴨尾”。比較科學(xué)的叫法應(yīng)為“汽車擾流器”或“汽車擾流翼”。

依照氣體動(dòng)力學(xué)原理分析，我們明白汽車在行駛過程中會(huì)遇到空氣阻力，這種阻力可分為縱向、側(cè)向和垂直上升3個(gè)方面的作用力，同時(shí)車速與空氣阻力平方成正比，因此車速越快，空氣阻力就越大。一樣情形，當(dāng)車速超過60公里時(shí)，空氣阻力對(duì)汽車的阻礙表現(xiàn)得就專門明顯了。為了有效地減少并克服汽車高速行駛時(shí)空氣阻力的阻礙，人們?cè)O(shè)計(jì)使用了汽車尾翼，其作用確實(shí)是使空氣對(duì)汽車產(chǎn)生第四種作用力，即對(duì)地面的附著力，它能抵消一部分升力，操縱汽車內(nèi)浮，減小風(fēng)阻阻礙，使汽車能緊貼著道路行駛，從而提高行駛的穩(wěn)固性。目前大多數(shù)汽車尾翼差不多上用玻璃纖維或碳素纖維制成的，既輕巧又堅(jiān)強(qiáng)，同時(shí)它的形狀尺寸是通過設(shè)計(jì)師精確運(yùn)算而確定的，不宜過大也不宜過小，不然反而會(huì)增加轎車的行車阻力或起不到應(yīng)有的作用。

近幾年，隨著我國(guó)高速公路、高架路和高等級(jí)道路的建設(shè)及投人使用，車速有了較大的提高，汽車尾翼的作用顯得越來越重要。以排氣量為1.8升的轎車為例，假如裝上尾翼，空氣阻力系數(shù)降低20%，在一樣道路上行駛，耗油量減少或許不明顯。假如在高速公路上以120公里的時(shí)速行駛，則能省油14%，現(xiàn)在汽車尾翼的作用就專門明顯了。

尾翼和擾流器的簡(jiǎn)史

早在上世紀(jì)30年代，各大車廠差不多開始致力于降低氣流拉力，而關(guān)于浮升力的研究，各車廠大致要到60年代才開始關(guān)注。FERRAR的賽車手RICHIEGINTHER于1961年發(fā)明了能產(chǎn)生下壓力的車尾擾流器，他也因此聞名于世。隨后的FERRARI戰(zhàn)車也都使用此項(xiàng)設(shè)計(jì)。而第一部使用前擾流器（俗稱氣霸）的汽車應(yīng)該是大名鼎鼎的FORDGT40。這部車在超越時(shí)速300KM/H時(shí)所產(chǎn)生的浮升力令其成為一部全然無法駕馭的汽車，據(jù)說在加裝了前氣霸之后，GT40在達(dá)到極速時(shí)前輪的下壓力由原先的310磅激增至604磅?。?！至于第一部使用尾翼的汽車我沒有準(zhǔn)確的資料，只是據(jù)說時(shí)道奇于60年代末生產(chǎn)的CHARGERDAYTONAPLYMOUTHSUPERBIRD。在歐洲車廠方面，保時(shí)捷能夠算首家兼顧擾流器的功能和美學(xué)設(shè)計(jì)的車廠。1975的911TUBRO的一體式的氣霸和鯨魚尾式的擾流器大副降低了浮升力的產(chǎn)生，其效用高達(dá)90％。因此在70年代末，氣霸和擾流器更成為保時(shí)捷的標(biāo)志。當(dāng)時(shí)有專門多以高性能作為賣點(diǎn)的車廠也跟隨保時(shí)捷的步伐以氣霸和擾流器作為賣點(diǎn)。（說到那個(gè)地點(diǎn)，我到想起了一些題外話。事實(shí)上車廠都要通過一個(gè)進(jìn)展時(shí)期才能走向成熟，事實(shí)上日本車與歐洲車的差距就表達(dá)在日本車事實(shí)上在走歐洲車曾經(jīng)走過的一條道路，這條路每個(gè)車廠都必須經(jīng)歷。假如以后中國(guó)真正的擁有自己的汽車工業(yè)的話，那么中國(guó)的車廠也必須走這條道路。一樣我認(rèn)為歐洲車廠的空氣動(dòng)力學(xué)水平要較日本車廠來的高一點(diǎn)，就拿對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)要求專門高的F1賽事來說，所有空氣動(dòng)力學(xué)高手差不多上歐洲人，而這些歐洲人也無一例外的供職于歐洲車廠，英美車隊(duì)在空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究在它這幾年來幾乎沒有進(jìn)步，從這一點(diǎn)上面就能夠看出歐洲車廠于日本車廠之間的差距。只是，這些差距是由時(shí)刻造成的，我想技術(shù)上的差距相對(duì)比較容易補(bǔ)償。而文化背景的不同才容易造成真正的差異，而這種差異假如產(chǎn)生不良性的進(jìn)展，日本車廠就真正的危險(xiǎn)了。）現(xiàn)在氣霸和擾流器差不多專門專門的一般了，幾乎時(shí)速能夠達(dá)到百余公里的汽車都使用這些東西。事實(shí)上假如你的車速并不高，這些東西并不起作用。當(dāng)車速介于60到80之間時(shí)，氣流的拉力全然高只是車輪的運(yùn)動(dòng)阻力，假如要感受尾翼和擾流器在浮升力和下壓力方面的明顯作用，時(shí)速必須高于160KM。其中的緣故是因?yàn)闅饬鞯膭?dòng)力往往是車速的二次方，一部汽車從130KM/H加速至260KM/H，浮升力和空氣拉力將會(huì)有四倍的增加。同時(shí)，所有汽車所有的氣霸，在降低氣流拉力方面都具有一定的作用。一樣來說能夠減少5～10％的整體氣流拉力。另一方面，氣霸也有助于冷卻引擎，亦方便了霧燈的安裝。只是仍舊有為數(shù)許多的車廠認(rèn)為尾翼和擾流器是為了美觀而設(shè)的。只是總體來說，這些空氣動(dòng)力部件都具有一定的實(shí)際作用，以上代凌志SC系列來說，加裝原廠車尾擾流器之后，汽車的Cd數(shù)值（氣流拉力）由原先的0.32降至0.31。然而FORDADVANCEDDESIGNSTUDIO的設(shè)計(jì)師GRANTGARRISON曾經(jīng)說過：假如尾翼和擾流器不是那么受歡迎，我們是可不能加在車身上的，然而我們能夠用其它方法來把車輛設(shè)計(jì)得具有同樣的空氣動(dòng)力學(xué)成效。持相同觀點(diǎn)的還有大名鼎鼎的FERRARI，眾所周知FERRARI為了遷就車身設(shè)計(jì)的美感是專門忌諱在車身上使用尾翼的，而即使以快跑作為最高目的的ENZOFERRARI也使用的是可升降的尾擾流板，其緣故是FERRARI的主席認(rèn)為一部靜止的FERRARI不需要流器對(duì)Cd值的一點(diǎn)說明

最后值得一提的倒是普遍存在的對(duì)Cd值的一些誤解。在許多車廠的產(chǎn)品介紹書中，常常會(huì)提及新車的風(fēng)阻系數(shù)降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不簡(jiǎn)單是指我們一樣所說的空氣阻力，而是流氣拉力系數(shù)（DRAGCOEFFICIENT），一樣而言氣流在車尾造成的拉力，數(shù)值越低，表示車尾氣流處理的越流暢，該部分的浮升力亦會(huì)越小，相對(duì)而言，車輛行走時(shí)的阻力會(huì)低一點(diǎn)，后輪的下壓力也會(huì)好一點(diǎn)。說到那個(gè)地點(diǎn)我們就應(yīng)該明白，加裝尾翼并不一定會(huì)增加Cd值！假如加裝尾翼和尾擾流器后，車輛尾部氣流通過的流暢度增高，那么這輛車的Cd值反而應(yīng)該降低。汽車設(shè)計(jì)的空氣動(dòng)力學(xué)問題并不止于車尾，事實(shí)上車頭的長(zhǎng)度和寬度也會(huì)阻礙一部汽車的總拉力數(shù)值。比如前縱置引擎的中心點(diǎn)要比前軸的中心點(diǎn)更前，車頭就容易造得專門長(zhǎng)，而假如加闊前輪距來橫置擺放引擎，車頭部分就會(huì)隨著加闊，以上兩種情形都會(huì)阻礙到整體的氣流拉力(CdA）。盡管有可能一輛車的Cd造得專門低，然而同樣難以補(bǔ)償車頭部分增加的長(zhǎng)度和寬度所帶來的整體氣流拉力數(shù)值的上升,舉個(gè)例子來說，一部汽車的風(fēng)阻系數(shù)由原先的Cd0.40下降至Cd0.38，然而車頭的寬度卻增加了75MM，這時(shí)它的CdA數(shù)值約會(huì)上升5％，如此一來等于完全抵消了Cd下降的成效。（比如新款的ACCORD，盡管風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到了驚人的Cd0.25,但是因?yàn)檐圀w全面比上一代要加大許多,所有在高速時(shí)的穩(wěn)固性表現(xiàn),我個(gè)人估量可不能有大幅的攀升，假如這方面的表現(xiàn)的確有所改進(jìn)，也第一應(yīng)該歸功于軸距的加長(zhǎng)和懸掛設(shè)定的改進(jìn)，空氣動(dòng)力學(xué)的成就反而是次要的。因?yàn)槊裼密嚨目諝鈩?dòng)力學(xué)表現(xiàn)必須兼顧降低風(fēng)噪和燃油經(jīng)濟(jì)性，所有在設(shè)計(jì)時(shí)必定會(huì)對(duì)汽車的下壓力作出一定的犧牲。）因此，在大伙兒談?wù)揅d時(shí)，不應(yīng)該認(rèn)為Cd代表了一部汽車的整體空氣動(dòng)力表現(xiàn)，更不能輕易的認(rèn)為隨便加裝一只尾翼或者巨型擾流器就必定能夠獲得更好的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)！事實(shí)上充其量它只只是改善了空氣動(dòng)力學(xué)中某個(gè)部分的表現(xiàn)而已。一級(jí)方程式賽車是一種高速汽車，但在機(jī)械概念上卻較接近噴射機(jī)，而非家庭房車。它們龐大的雙翼不但具用商業(yè)廣告牌的作用，同時(shí)還能夠產(chǎn)生至關(guān)重要的「下壓力」。這種空氣動(dòng)力會(huì)使流經(jīng)汽車內(nèi)方的氣流將車身向下壓，使車子緊貼在車道上。相反地，飛機(jī)則是利用龐大的雙翼產(chǎn)生「上升力」。

將車身壓在車道上可使輪胎獲得更大的抓地力，進(jìn)而在彎道時(shí)產(chǎn)生更快的加速度。由于一樣一般房車沒有下壓力，因此甚至無法產(chǎn)生1G（一個(gè)重力單位）轉(zhuǎn)彎力。一級(jí)方程式賽車能產(chǎn)生4個(gè)G的轉(zhuǎn)彎力。

在時(shí)速230公里時(shí)的狀況下，F(xiàn)1賽車內(nèi)方氣流產(chǎn)生的下壓力足以使它在隧道里沿著隧道的底部行走。

在設(shè)計(jì)當(dāng)今一級(jí)方程式賽車的過程中，扮演重要角色的空氣動(dòng)力學(xué)家正面臨著一個(gè)差不多的挑戰(zhàn)：如何在產(chǎn)生下壓力的同時(shí)不增加空氣阻力。這正是汽車必須克服的問題。

在汽車空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的過程中，風(fēng)洞扮演著重要的角色。進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常先制作一半體積的模型，而風(fēng)洞就像一個(gè)龐大的吹風(fēng)機(jī)，將空氣吹向靜止的模型。

盡管那個(gè)吹風(fēng)機(jī)的價(jià)格專門昂貴，但積架車隊(duì)仍舊編列四千九百萬美元的預(yù)算，將在該車隊(duì)新建的銀石（Silverstone）工廠建筑一個(gè)風(fēng)洞。

空氣動(dòng)力能夠依照不同賽車場(chǎng)的特點(diǎn)而調(diào)整。較直的跑道需要較低的下壓力設(shè)定值，如此可減少阻力，同時(shí)有助于賽車提高極速。較曲折的車道需要較高的下壓力設(shè)定值，如此可令賽車的極速降低。例如，在曲折的Hungaroring車道上，賽車專門難達(dá)到300km/h的速度，但在Hockenheimring車道上，車速能夠超過350km/h。

通常所說的空氣動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容是飛機(jī)，導(dǎo)彈等飛行器在名種飛行條件下流場(chǎng)中氣體的速度、壓力和密度等參量的變化規(guī)律，飛行器所受的舉力和阻力等空氣動(dòng)力及其變化規(guī)律，氣體介質(zhì)或氣體與飛行器之間所發(fā)生的物理化學(xué)變化以及傳熱傳質(zhì)規(guī)律等。從那個(gè)意義上講，空氣動(dòng)力學(xué)可有兩種分類法：

第一，依照流體運(yùn)動(dòng)的速度范疇或飛行器的飛行速度，空氣動(dòng)力學(xué)可分為低速空氣動(dòng)力學(xué)和高速空氣動(dòng)力學(xué)。通常大致以400千米/小時(shí)這一速度作為劃分的界線。在低速空氣動(dòng)力學(xué)中，氣體介質(zhì)可視為不可壓縮的，對(duì)應(yīng)的流淌稱為不可壓縮流淌。大于那個(gè)速度的流淌，須考慮氣體的壓縮性阻礙和氣體熱力學(xué)特性的變化。這種對(duì)應(yīng)于高速空氣動(dòng)力學(xué)的流淌稱為可壓縮流淌。

其次，依照流淌中是否必須考慮氣體介質(zhì)的粘性，空氣動(dòng)力學(xué)又可分為理想空氣動(dòng)力學(xué)(或理想氣體動(dòng)力學(xué))和粘性空氣動(dòng)力學(xué)。最后，我要說的是對(duì)改裝空氣動(dòng)力學(xué)部件的一點(diǎn)個(gè)人看法。差不多上，主流車廠在空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究在這5至6年里得到了迅猛的進(jìn)展（緣故專門簡(jiǎn)單，內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)在近十年步伐明顯放緩，要想改善汽車的動(dòng)力表現(xiàn)只有從改善空氣動(dòng)力學(xué)和提高動(dòng)力傳輸效率兩方面入手）。新的量產(chǎn)車在空氣動(dòng)力學(xué)方面的表現(xiàn)也越來越好，這也確實(shí)是說新車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)越來越嚴(yán)謹(jǐn)，隨意的改動(dòng)更加容易破壞汽車原先的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，而非改善！操控性第一講究的是總體的平穩(wěn)，所有單單改裝BODYKIT或者單改其它的空氣動(dòng)力部件專門有可能達(dá)到和情愿背道而馳的成效。所有我認(rèn)為，假如要改就一件式一起改，而且不要輕易的加裝車底的擾流板。第一，

車體的擾流板較容易損壞；第二，

第二車底的擾流板在正常的車速下全然不能改善汽車的空氣動(dòng)力表現(xiàn)。汽車車身概說車身殼體按照受力情形可分為非承載式、半承載式和承載式(或稱全承載式)三種。非承載式車身的特點(diǎn)是車身與車架通過彈簧或橡膠墊作柔性連接。在此種情形下，安裝在車架上的車身對(duì)車架的加固作用不大，汽車車身僅隨本身的重力，它所裝載的人和物資的重力及其在汽車行駛時(shí)所引起的慣性力和空氣阻力。而車架則承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤各部件的重力，這些部件工作時(shí)通過其支架傳遞的力以及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳來的力(最后一項(xiàng)對(duì)車架或車身阻礙最大)。半承載式車身的特點(diǎn)是車身與車架用螺釘連接、鉚接或焊接等方法剛性地連接。在此種情形下，汽車車身除了承擔(dān)上述各項(xiàng)載荷外，還在一定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架的部分載荷。承載式車身的特點(diǎn)是汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤各總成的安裝基礎(chǔ)。在此種情形下，上述各種載荷全部由汽車車身承擔(dān)。為了減小汽車的整車質(zhì)量和節(jié)約材料，大多數(shù)中級(jí)、一般級(jí)、微型轎車和部分客車車身常采納承載式結(jié)構(gòu)。貨車駕駛室只占汽車長(zhǎng)度的小部分，不可能采納承載結(jié)構(gòu)。沒有完整的封閉構(gòu)架的開式車身(敞篷車)也專門難采納承載式結(jié)構(gòu)。高級(jí)轎車車身假如為了提高汽車的舒服性，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤各總成工作時(shí)傳來的振動(dòng)及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳給車身的沖擊，則可采納非承載式結(jié)構(gòu)。轎車車身和貨車駕駛室都沒有明顯的骨架，而是由外部覆蓋零件和內(nèi)部鈑件焊合而成的空間結(jié)構(gòu)。承載式車身的地鈑有較完整(厚度也較大)的縱、橫承力元件，其前部有兩根斷面尺寸較粗大的縱梁，它們往往與兩側(cè)的前擋泥鈑8和前面的散熱器固定框9等焊接成剛性較好的空間構(gòu)架，以便直截了當(dāng)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和前懸架等部件并承擔(dān)其工作載荷。與此相反，非承載式轎車(長(zhǎng)頭式貨車的情形亦相同)的車身前部就較薄弱，其車前鈑制件通常不是焊接在車身殼體上，而是用螺釘相互連接起來并安裝在車架上。關(guān)于設(shè)計(jì)汽車造型我有如此的明白得1

再好看，繞流不行，噪音會(huì)專門大，動(dòng)力也會(huì)下降。

2

設(shè)計(jì)時(shí)得從上看到下，左右看，45度側(cè)前后看，別到時(shí)看得一側(cè)四不像啊，呵呵

3

再好看的車，與一般車，注意沒有，細(xì)節(jié)專門重要，一個(gè)點(diǎn)綴也許會(huì)活專門多，

4大伙兒喜愛玩時(shí)尚，車輪喜愛跑車的規(guī)格吧，

一點(diǎn)，點(diǎn)綴，

輪箍要大，胎外側(cè)露得盡量少些。

5排氣管，能夠加套子看起來壯實(shí)些

6

燈的設(shè)計(jì)，led組合燈的設(shè)計(jì)現(xiàn)在專門流行，還有盡量配合你設(shè)計(jì)車時(shí)的裝飾，比如

鍍鉻飾條，曲線一體化

等等

7進(jìn)氣隔柵能夠說確實(shí)是汽車的最要緊臉，這得把握到妙處。我想中國(guó)汽車專門快就會(huì)超過別人的，德國(guó)車的線條把握專門好，意大利車前后視覺比例專門好，日系車善于不斷嘗試，我們都得值得學(xué)習(xí)。印象中的日本制造商并不擅長(zhǎng)跑車的設(shè)計(jì)，而在過去的一年里，他們看起來在嘗試著改變這種狀況。本屆北美車展，四款來自日本制造商的概念跑車，向我們展現(xiàn)了專門的跑車設(shè)計(jì)理念。它們分別是謳歌的ASC概念車、雷克薩斯LF-A、豐田FT-HS和概念化較小的本田Accord轎跑車。這幾款日系跑車都有專門明顯的楔型側(cè)面、修長(zhǎng)的車體具有良好的空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。這些跑車都具有專門明顯的棱邊，并形成專門多銳利的夾角。除了雷克薩斯LF-A以外，其他三款車都有明顯的腰線，如此的線條能夠突出運(yùn)動(dòng)感和力量感.另外這幾款跑車中除了謳歌的ASC外，其他三款的輪罩差不多上扁平的一刀削的造型，這種輪罩的設(shè)計(jì)手法，最初顯現(xiàn)在標(biāo)致207上，本屆車展上這種造型特點(diǎn)開始流行起來，日產(chǎn)Rogue、福特Interceptor和其他專門多車內(nèi)都具有如此的特點(diǎn)。這種輪罩的造型能使輪罩和車身的過渡更加清晰明了，增強(qiáng)力量感。重視尾部設(shè)計(jì)也是這幾款跑車的共同點(diǎn)，專門是雷克薩斯LF-A概念車，這說明了汽車設(shè)計(jì)開始由原先的強(qiáng)調(diào)前臉的設(shè)計(jì)開始走向講究前后平穩(wěn)的設(shè)計(jì)。

日本人的幾款跑車，突破了傳統(tǒng)跑車講究車身表面圓滑過渡的特點(diǎn)(比如奧迪TT，保時(shí)捷，法拉利等)，突出力量感和肌肉感，車身造型豐富，并有強(qiáng)烈的以后科技感。車身設(shè)計(jì)的演變和進(jìn)展人們總適應(yīng)以藝術(shù)的觀點(diǎn)觀賞汽車的外型，而汽車猶如一個(gè)個(gè)流淌的精度建筑物游戈在道路上，優(yōu)美的車身往往給人留下難以忘懷的印象。事實(shí)上汽車的車身造型是一個(gè)時(shí)代社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和文化等多方面生動(dòng)的綜合反映，也鮮亮拆射出那個(gè)時(shí)代的整個(gè)工業(yè)水平及完備程況。專門是汽車制造工業(yè)水淮的高低。1913年往常，從汽車產(chǎn)生起，汽車車身千遍一律是木質(zhì)馬車的改型，直到1915年世界上才顯現(xiàn)第一輛由美國(guó)巴德公司為道奇轎車制造的全鋼車身，從此汽車車身跨進(jìn)金屬結(jié)構(gòu)的時(shí)代。那時(shí)能獲的一輛封閉式車身的汽車確實(shí)是用戶的最大心愿。30年代流行箱式大車身，那時(shí)車速專門低，設(shè)計(jì)師不需顧慮空氣阻力的大小。四、五十年代軍車大出風(fēng)頭，為了打贏第二次世界大戰(zhàn),各式戰(zhàn)爭(zhēng)用車，如吉普、牽引車、富秋莎炮車紛紛涌向戰(zhàn)場(chǎng)。60年代汽車在保持大功率的同時(shí)，車身開始講究安全性。70年代的能源危機(jī)使小巧玲戲的輕型轎車狠狠地賺了一筆，把曰本等推上了經(jīng)濟(jì)大國(guó)的地位。80年代車身設(shè)計(jì)師要兼顧動(dòng)力性、排污性及經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求。隨著電子技術(shù)的廣泛使用，結(jié)構(gòu)緊奏強(qiáng)度高的流線型轎車現(xiàn)已大量行駛在道路上。展望以后，進(jìn)入21世紀(jì)后，各種具有鮮亮個(gè)性特點(diǎn)、多姿多采風(fēng)格各異的轎車將會(huì)展現(xiàn)在世人面前。當(dāng)代轎車車身已由傳統(tǒng)的車駕式結(jié)構(gòu)向整體無架結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)化，這是一種緣于飛機(jī)的應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)輕而強(qiáng)度專門高。與車架式車身相比，重量減輕了400KG以上，而車身內(nèi)部空間切絲毫未減少，甚至還有擴(kuò)大?，F(xiàn)代車身設(shè)計(jì)師有了更優(yōu)質(zhì)的材料和加工手段可選用，如超輕型高強(qiáng)度薄板鋼材、合金鋁材和各式塑料件，先進(jìn)的加工工藝如三維激光加工等。因此現(xiàn)代車身也被要求具有高得多的防撞抗沖擊的能力，以及更嚴(yán)的清潔性，舒服性和智能性的要求，并要求給人以更美的藝術(shù)感受。總之，汽車車身是設(shè)計(jì)師的語言和藝術(shù)品，也是設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的最高檢驗(yàn)。車身設(shè)計(jì)造型涉及諸如空氣動(dòng)力學(xué)，人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、運(yùn)算機(jī)圖形學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)等等學(xué)科，它是一種技術(shù)和勞動(dòng)密集型相結(jié)合的產(chǎn)品，它的制造成本約占汽車總成本的一半，其設(shè)計(jì)成本比重在整車總設(shè)計(jì)中已屬最大頭，因此車身設(shè)計(jì)成為制約著汽車制造和新車型開發(fā)的關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)車身時(shí)，第一想到的是如何處理各神曲率不同的復(fù)雜空間曲面，涉及曲面的建模、編輯、裁剪及平滑連接過渡等問題。過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程一樣分為初步設(shè)計(jì)與準(zhǔn)確技術(shù)設(shè)好兩個(gè)過程，需經(jīng)歷1:5小油泥模型、等尺寸油泥模型及樣車制造等時(shí)期。其中還必須通過多次的模型和實(shí)車的風(fēng)洞阻力試驗(yàn)，工作極其繁瑣艱辛，周期長(zhǎng)達(dá)５年甚至更長(zhǎng)，同時(shí)存在開發(fā)成本高、產(chǎn)品通用化系列化程度低和積存誤差大等缺點(diǎn)。隨著運(yùn)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和廣泛使用，在車身設(shè)計(jì)中現(xiàn)已大量使用功能強(qiáng)的運(yùn)算機(jī)技術(shù)，如曲面造型能力專門強(qiáng)的美國(guó)運(yùn)算機(jī)UG軟件系統(tǒng)，就為車身進(jìn)行CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)提供了極良好的基礎(chǔ)。

FEM有限元的車身設(shè)計(jì)

FEM（FINITEELEMENTMODE）有限元法是一種隨運(yùn)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步而進(jìn)展起來的運(yùn)算方法，對(duì)分析復(fù)雜的幾何形狀受力情形和約束情形進(jìn)行較大簡(jiǎn)化后再粗略估算，與實(shí)際情形有較大差別。FEM在車身設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，是先將車身剖分成由有限個(gè)單元組成的數(shù)以千百計(jì)的離散組合體，再運(yùn)用力學(xué)原理分析每個(gè)單元的受力特性，然后組集成各個(gè)單元的特性，從而得到車身的應(yīng)力場(chǎng)和具能有效的分析運(yùn)算及模擬車身的實(shí)際受力和結(jié)構(gòu)形狀的變化，以及被約束的情形等。由于有元法運(yùn)算精確，運(yùn)算結(jié)果更接近實(shí)際，早在50年代就開始應(yīng)用于飛機(jī)的設(shè)計(jì)，取得了專門成功的體會(huì)，后來專門快推廣到汽車車身及零部件的設(shè)計(jì)中。目前FEM技術(shù)不管在理論研究上或?qū)嵺`指導(dǎo)方面都進(jìn)展到成熟的時(shí)期，它在處理大型等距離微機(jī)化及增強(qiáng)前后處理能力方面，以及在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能型有限元自動(dòng)估算誤差功能等都有了較大的進(jìn)展。在FEM設(shè)計(jì)過程中，轎車車身可按簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)建模，如車身可按簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)建模，如車身上可A、B柱類件均是由若干個(gè)零部件圍成的承載結(jié)構(gòu)，可簡(jiǎn)化為梁薄殼結(jié)構(gòu)單元；車頂蓋和地板等板狀支承結(jié)構(gòu)，可簡(jiǎn)化為板殼結(jié)構(gòu)單元；它們靠一種稱之為彈性件來連結(jié)。由于各結(jié)構(gòu)元屬細(xì)分法取得，則一個(gè)車身可簡(jiǎn)化為成千個(gè)單位件和節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成，以此建立有限元車身力學(xué)模型。FEM的造型設(shè)計(jì)兩種，一樣可分為概設(shè)計(jì)、過程設(shè)計(jì)及準(zhǔn)確設(shè)計(jì)三個(gè)時(shí)期，與之相對(duì)應(yīng)要建立三個(gè)FEM模型。概念設(shè)計(jì)時(shí)期也稱簡(jiǎn)單FEM，其任務(wù)是依照車身總體設(shè)計(jì)思想和預(yù)期使用條件，通過粗略有限元模擬以取得對(duì)下步設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用和取得相關(guān)數(shù)據(jù)，它對(duì)運(yùn)算機(jī)的條件和運(yùn)算時(shí)刻都要求較低，可快帶獵取運(yùn)算結(jié)果。過程FEM時(shí)期的任務(wù)是依照上步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、完成對(duì)零部件的設(shè)計(jì)、修改和取舍。準(zhǔn)確FEM的意義在于通過實(shí)車試驗(yàn)后數(shù)據(jù)經(jīng)反復(fù)修改以確定出吻合的準(zhǔn)確FEM，并可依照市場(chǎng)反饋意見，進(jìn)行快速局部修改，并建立對(duì)車身動(dòng)力學(xué)如碰撞響應(yīng)的有限元模型。那個(gè)地點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)的是，在車身設(shè)計(jì)的全過程中，概念設(shè)計(jì)的作用十分重要，通過概念設(shè)計(jì)就差不多上確定車身的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，直截了當(dāng)阻礙后續(xù)設(shè)計(jì)的正確和周期，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，而且概念設(shè)計(jì)成本約占總設(shè)計(jì)成本的70%，對(duì)整車成本構(gòu)成的比重較大。

導(dǎo)流式車身造型設(shè)計(jì)

從汽車行駛速度造成的空氣阻力來看，汽車的百年進(jìn)展史，事實(shí)上質(zhì)確實(shí)是汽車如何克服氣動(dòng)阻力的進(jìn)展過程，車身的造型進(jìn)步則生動(dòng)的演繹著那個(gè)變化經(jīng)歷。能夠毫不夸張地說，在與氣動(dòng)阻力作斗爭(zhēng)過程中推動(dòng)了汽車車身的進(jìn)步和開發(fā)。從最初的箱式車身進(jìn)展到四十年代的甲殼式車身，確實(shí)是得到當(dāng)代空氣動(dòng)力學(xué)在飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)應(yīng)用中的啟發(fā)而開發(fā)出來的，其氣動(dòng)阻力系數(shù)比箱式車身大幅度的下降了15-20百分點(diǎn)，達(dá)到0、45-0、5的水平，把車速一下子解放到60-70km/h。但隨著車速進(jìn)一步提高，發(fā)覺凸起的甲殼蟲車身尾部，在汽車行駛時(shí)將會(huì)形成較大的旋渦流區(qū)，使汽車不適宜作高速行駛，只是在當(dāng)時(shí)這差不多是一個(gè)專門大的飛躍了。隨后幾十年的技術(shù)進(jìn)步，轎車車身跨過了"船形"車身的時(shí)代而演變到后來較低矮的"魚脊型"車身（圖二）。由于汽車的質(zhì)心下降，車身的外曲面十分流暢，這使得車身的穩(wěn)固性大大增強(qiáng)，抗側(cè)風(fēng)能力亦得提高，尾部旋渦區(qū)域明顯減小，直到當(dāng)今的大多數(shù)轎車車身仍差不多上是沿用這種造型。隨著轎車更高性能的要求和行駛速度更進(jìn)一步提高，四處流逸的空氣流在車體底部，鉆進(jìn)不同的形狀的機(jī)件內(nèi)，猶如一個(gè)個(gè)小小的漏斗和風(fēng)篷，嚴(yán)峻的阻礙汽車快速前移，同時(shí)氣流還會(huì)使車體底部產(chǎn)生如飛機(jī)翼般的向上舉升力，在汽車高速行駛時(shí)會(huì)較大的降低輪胎對(duì)地面的抓地能力，嚴(yán)峻阻礙車輛的轉(zhuǎn)向操縱的操縱性能，并使?fàn)恳︼@著下降，顯現(xiàn)象行駛發(fā)飄等敝病。通過空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)各種造型的