汽車ET7 0.208的空氣阻力系數(shù)是如何做到的

9月24日，ET7公布了空氣動力學(xué)風(fēng)洞測試成績，取得了0.208的超低風(fēng)阻系數(shù)，也使得ET7成為了全球量產(chǎn)車型中擁有最優(yōu)秀低風(fēng)阻表現(xiàn)的車型之一。

許多朋友在留言區(qū)提出了針對風(fēng)阻系數(shù)及空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的問題，看來大家對這方面的知識都很有興趣。那么究竟什么是風(fēng)阻系數(shù)？風(fēng)阻系數(shù)對電動車為什么這么重要？這次我們邀請到來自蔚來整車工程性能集成部的姜波，為大家介紹一下風(fēng)阻背后的秘密。

大家好，我是來自整車工程性能集成部門的姜波。

風(fēng)阻系數(shù)這個(gè)概念，相信大家都不陌生，它在汽車行業(yè)的“曝光”頻率也非常高。但其實(shí)，它可不止在汽車行業(yè)非常重要，在許多其他領(lǐng)域都能見到它的身影。今天就讓我們重新認(rèn)識一下它，看看它到底為什么這么“炙手可熱”。

風(fēng)阻系數(shù)是什么？

風(fēng)阻系數(shù)是一個(gè)俗稱，準(zhǔn)確的名稱是空氣阻力系數(shù)。以汽車行業(yè)為例，車輛在行駛中會受到空氣的作用力，我們稱之為空氣動力?？諝鈩恿梢苑纸鉃槿齻€(gè)分力，分別是空氣阻力（Drag Force） D，空氣升力（Lift Force）L和空氣側(cè)力（Side Force）S。

通俗一點(diǎn)的理解，汽車前進(jìn)的時(shí)候，空氣總是在阻礙，拖拽它前進(jìn)（空氣阻力Drag）；根據(jù)形狀的不同還可能把它抬升起來（空氣升力Lift）；還有可能在側(cè)向推移汽車（空氣側(cè)力Side Force）。

根據(jù)公式我們可以看出，空氣阻力Ｄ，與和汽車外形設(shè)計(jì)密切相關(guān)的空氣阻力系數(shù)Cd、汽車的正投影面積Ａ（是位于足夠遠(yuǎn)，理論上是無窮遠(yuǎn)處所能見到或者照相機(jī)所能拍攝到的面積）、氣流速度的平方V2、以及空氣密度ρ成正比。

簡單理解，當(dāng)外在環(huán)境因素相同（車速、空氣密度）時(shí)，更低的風(fēng)阻系數(shù)和更小的正投影面積，將使得行駛中的空氣阻力更小，汽車的性能表現(xiàn)就更好。舉個(gè)例子，雖然都是三廂轎車，但傳統(tǒng)造型的轎車所受到的空氣阻力，就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流線型的ET7所受到的空氣阻力。

而正投影面積由車身尺寸及造型決定，其大小直接影響車內(nèi)的乘坐空間。投影面積越大，車內(nèi)空間就越大，車輛的風(fēng)阻表現(xiàn)就會變差。因此在車輛設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，就需要在乘坐空間舒適性與風(fēng)阻表現(xiàn)中取得平衡，在保證車內(nèi)空間的前提下，盡量降低風(fēng)阻系數(shù)，減少能耗。

空氣阻力系數(shù)對哪些領(lǐng)域和行業(yè)至關(guān)重要？

空氣阻力系數(shù)廣泛存在于各個(gè)行業(yè)，特別是與交通、運(yùn)輸相關(guān)的，諸如航空航天、汽車、高鐵等。它們需要優(yōu)化外形，減少空氣阻力系數(shù)，從而大大降低行駛中受到的空氣阻力，降低能耗。

另外，追求速度的體育項(xiàng)目，如自行車、跳臺滑雪等，同樣非常重視空氣阻力系數(shù)。它們需要利用風(fēng)洞模擬滑行，通過控制身體、調(diào)整姿勢，實(shí)時(shí)觀察風(fēng)速、升力、阻力等相關(guān)數(shù)據(jù)，探索并掌握最優(yōu)飛行姿勢，為科學(xué)訓(xùn)練奠定良好基礎(chǔ)。

為什么汽車行業(yè)這么看重空氣阻力系數(shù)？

對于燃油車來說，在中高速行駛時(shí)，空氣阻力對油耗的“貢獻(xiàn)量”非常巨大。根據(jù)研究測算，在目前的平均水平下，汽車風(fēng)阻下降10%，NEDC綜合工況節(jié)油率可達(dá)1.5%，而單車成本僅僅增加100元。相比其他節(jié)油措施在同等節(jié)油率下幾百、上千元的成本增幅，降低風(fēng)阻可謂性價(jià)比極高。

對于純電汽車而言，降低汽車風(fēng)阻可顯著提升續(xù)航里程。以一臺續(xù)航700km的純電動三廂轎車為例，汽車風(fēng)阻每下降10%，在其他配置和成本不變的情況下，NEDC綜合工況續(xù)航里程可以提升約3%左右。在高速等速工況下（120kph），續(xù)航里程提升更是高達(dá)約8%，降低電耗更是顯著。

空氣阻力系數(shù)是如何測量出來的？

相信大家在之前的推文中，都了解到了ET7的空氣阻力測試是在風(fēng)洞中完成的。簡單地說，風(fēng)洞是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來模擬飛行器、汽車或?qū)嶓w周圍氣體的流動情況，并可測量空氣對實(shí)體的作用效果并觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀試驗(yàn)設(shè)備，它是進(jìn)行空氣動力試驗(yàn)最常用、最有效的工具之一。

風(fēng)洞測試就是在氣動-聲學(xué)風(fēng)洞中開展空氣動力測量、聲學(xué)測量、流場信息和表面壓力測量等汽車空氣動力學(xué)試驗(yàn)。而在空氣動力測量中，空氣阻力系數(shù)Cd和空氣升力系數(shù)Cl（包括前軸升力系數(shù)Clf和后軸升力系數(shù)Clr）的測量是較為重要的測試項(xiàng)目。它們對汽車的能耗和高速行駛穩(wěn)定性有較大影響。

大家最熟悉的風(fēng)洞測試項(xiàng)目，應(yīng)該就是“流動顯示試驗(yàn)”了。它主要是通過煙流的方式直觀的觀察氣流流動狀態(tài)。煙流的輪廓清晰，貼合汽車車身表面流動，表明阻力較?。豢諝饷撾x汽車車身，煙流突然沖散，空氣流動轉(zhuǎn)化為紊流，就說明空氣阻力增加。

ET7 0.208的空氣阻力系數(shù)是如何做到的？

電動車在風(fēng)阻表現(xiàn)上其實(shí)有著天然的優(yōu)勢。由于沒有了發(fā)動機(jī)，散熱需求大為減少，所以前保險(xiǎn)杠的開口往往較小。此外，平整的電池包布置在車身底部，也可以有效降低空氣阻力。

平整的底盤

為了在ET7上實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)秀的低風(fēng)阻性能，在產(chǎn)品定義和前期造型選型階段，空氣動力學(xué)團(tuán)隊(duì)就深度參與了造型設(shè)計(jì)。上文中我們提到，空氣阻力系數(shù)Cd與整車正投影面積A都是影響空氣阻力的決定因素，因此在設(shè)計(jì)中就既要通過造型優(yōu)化降低空氣阻力系數(shù)，又盡可能不過度降低正投影面積，影響車內(nèi)空間與乘坐舒適性。

在ET7的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師們在滿足人機(jī)工程及乘坐舒適性的前提下，進(jìn)行了一系列造型優(yōu)化，例如：

優(yōu)化了引擎蓋、前下唇、大燈側(cè)圍轉(zhuǎn)角，使空氣轉(zhuǎn)折之后依然能夠貼合車身流動；

優(yōu)化了前擋風(fēng)玻璃傾角和溜背傾角，使整體造型更具流線型，減少阻力。

而對于ET7標(biāo)志性的“瞭望塔”式Aquila超感系統(tǒng)布局，雖然它擁有更開闊的視野，但同時(shí)對空氣動力學(xué)表現(xiàn)也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為此，空氣動力學(xué)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)3個(gè)月，進(jìn)行了60輪仿真分析，竭盡所能充分優(yōu)化激光雷達(dá)的傾角、左右兩側(cè)曲率、頂部曲率等，使空氣阻力系數(shù)的損失減少了0.005，把影響降到最低。

在一些容易被忽略的細(xì)節(jié)上，ET7同樣精益求精。通過對前保險(xiǎn)杠/引擎蓋轉(zhuǎn)折角倒圓、前下保險(xiǎn)杠倒圓、大燈與翼子板轉(zhuǎn)角倒圓、后視鏡下殼體和上殼體弧度、后視鏡鏡柄厚度、后備廂鴨尾弧度和翹起高度、門檻飾板等點(diǎn)滴細(xì)節(jié)的不斷優(yōu)化，才讓ET7最終實(shí)現(xiàn)了0.208的超低風(fēng)阻表現(xiàn)。

在ET7的整個(gè)研發(fā)周期中，空氣動力學(xué)團(tuán)隊(duì)總計(jì)進(jìn)行了超過800個(gè)仿真案例分析、共計(jì)四輪風(fēng)洞測試，測試時(shí)長超過120小時(shí)。可以說，為了風(fēng)阻系數(shù)0.001的提升，整體的投入都是非常巨大的。當(dāng)然，最終優(yōu)異的成績表現(xiàn)，也證明這些付出都是值得的。

近十年來，汽車的空氣動力學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是進(jìn)入電動汽車時(shí)代，續(xù)航里程的重要性促使汽車制造愈發(fā)重視空氣動力學(xué)，持續(xù)降低風(fēng)阻系數(shù)。在空氣動力學(xué)開發(fā)的道路上，蔚來也會繼續(xù)向前，不斷加電，持續(xù)為用戶創(chuàng)造更愉悅的出行體驗(yàn)。

責(zé)任編輯：haq