空气动力效率：汽车能达到多极致？

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。

原因在于：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。

顺便说一下：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 (Alfa Romeo) 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。

本文首次发表于《保时捷工程杂志》2022年第2期。

作者：Christian Buck
插图：Julien Pacaud

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