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汽车设计及制造技术（三）

车身外型设计的两对矛盾

现代汽车追求舒适、动力和安全性能好，这些要求在车身外型的

设计中构成了矛盾。

首先，乘驾舒适需要足够的车内空间，而要得到宽敞的空间就要

增加汽车外型的尺寸。汽车的外型尺寸，尤其是横截面尺寸的增加，

势必增加汽车的迎风面积，直接影响汽车的风阻系数。这样，舒适性

与动力性就构成了一对矛盾。这对矛盾在汽车的速度比较低的时候影

响不大，早期的汽车基本上是箱式的，汽车的外型完全根据内部的需

要来设计。

随着汽车技术的发展，汽车的速度越来越高，风阻的矛盾就越来

越突出。研究表明，随着速度的增加，路面阻力增加很小而风阻增加

却很大。一般的箱式车，车速在每小时30公里以下时，消耗在路面阻

力上的功率大于克服风阻所消耗的功率。而在这个速度以上，消耗在

风阻上的功率就急剧增加。到了每小时70公里左右的速度，克服风阻

所需要的功率就会超过路面阻力。如果速度超过每小时100公里，绝

大部分的功率就消耗在克服风阻上了。

风阻的主要因素有两大方面，一是迎风面积，二是涡流。减少迎

风面积的主要措施是减低车厢的高度。减少车厢的宽度虽然也能减少

横截面的面积，但一般情况下效果不如减少高度显著。为了保留足够

的内部空间，保证有舒适的乘坐空间，汽车的截面是不可以随意减少

的。为了进一步减低风阻，就要从减少汽车行驶中产生的涡流入手。

我们在大街上常常看到一些大货车驶过后，马路上的尘土、纸屑

打着转满天飞，这就是汽车行驶搅动空气形成的涡流。汽车的前挡风

玻璃、车顶、车侧、车后都可以产生涡流。研究涡流最有效的手段是

风洞试验，汽车模型静止于隧道型空间中，车身周围是高速流动的空

气，这样来模拟汽车高速行驶的条件。通过安装在车身各部分的传感

装置测量空气的运动。从而了解涡流的运动情况。研究表明，具有流

线型车身的汽车抗涡流的性能最好。

流线型车身的纵截面与飞机机翼的的形状相似，高速运动时会产

生升力，对行驶稳定性产生负面作用。这就产生了第二对矛盾，即动

力性与安全性的矛盾。为了增加稳定性，现代汽车车身造型在流线型

的基础上不断改进，车身重心前移、前低后高、增加尾部纵截面的相

对面积、增加搅流板等等。

舒适性与动力性、动力性与稳定性，如何解决这两对矛盾构成车

身设计历史的主流话题。汽车的车身从箱型、甲壳虫型发展到船型、

楔型和现在的滴水型，以及在这些形状基础上的许多变种，其内在的

驱动力就是这两对矛盾的平衡过程。汽车车身的设计工作流程，也从

单纯的由内向外发展到由外向内、内外结合的方式。

汽车风阻的五个组成部分

车身造型设计是一门很大的学问，其中重要的内容就是风阻问

题。

平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。实际

上，流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。研究表明，作用

在汽车上的阻力是由5个部分组成的。

一、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形

成的阻力，约占整个空气阻力的58%；

二、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前

牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占

整个空气阻力的14%；

三、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成

的阻力，约占整个空气阻力的12%；

四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的

7%；

五、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9%；

针对第一、二种阻力，轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截

面面积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身

的附件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶

盖的长度、倾角的设计要适当。此外，还可以在适当的位置安装导流

板或扰流板。通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合

理的车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作

用减少车身上的尘土沉积。

针对第四种阻力，要设法降低行驶中的升力，包括使弦线前低后

高，底版尾部适当上翘，安装导流板和扰流板等措施。

一部分外部气流被引进汽车内部，可能会在一定程度上减少了外

部气流对汽车的阻力，但气流在流经内部气道时也产生的摩擦、旋涡

损失。研究汽车内部的气流规律，可以尽量减少内部气阻，有效地进

行冷却和通风。利用气流分布规律，还可以巧妙地把发动机的进气口

安排在高压区，提高进