汽车车身结构设计及其与空气阻力关系

1.与车速的关系

研究表明，汽车行驶时受到的空气阻力与风阻系数、正面接触面积和车速的平方成正比，车速为193 km/h的轿车所受到的空气阻力是车速为96.5 km/h的轿车的四倍。空气阻力对最高车速的影响用一个例子说明：若不改变一辆法拉利的形状，而将其车速从290 km/h提高到322 km/h，需要将其最大输出功率从213 kW提高到393 kW。但通过风洞研究，只需将其风阻系数从0.36降低到0.29，就能达到同样的效果。可见，降低风阻系数是提高最大车速的关键。

2.与加速性能的关系

减小空气阻力和轿车的重量，可以提高轿车的加速性能。同时，轿车的加速能力还与行驶速度有关。当轿车从静止开始行驶时，其加速度可能为最大；而当达到最大车速时，加速能力将大为降低。这是因为车速增加使空气阻力大大增加，从而导致加速能力下降。

3.与燃油消耗量的关系

汽车空气阻力是由发动机所产生的牵引力来克服的。若能减小空气阻力，就可减小发动机所需功率，从而减少汽车的耗油量。若轿车做匀速直线行驶，则100 km油耗Q为(www.xing528.com)

式中：W——行驶100 km所消耗的功（kW·h）；

b——发动机相应工况的有效油耗量（g/［kW·h］·N）；

ρ——燃油的密度。汽油为0.71～0.73 kg/L，柴油为0.81～0.82 kg/L。

实际上，空气阻力对燃油消耗量的影响与轿车类型、发动机特性、车速、道路状况和使用情况等因素有关，并不能简单地用上述公式计算。试验表明，空气阻力系数每降低10%，燃油节省7%左右。对两种相同质量、相同尺寸，但具有不同空气阻力系数（分别是0.44和0.25）的轿车进行比较，以88 km/h的车速行驶了100 km，燃油消耗后者比前者节约了1.7 L。奥迪100轿车的试验数据表明，空气阻力系数CD值从0.42降低为0.30，混合循环时，燃油经济性可以改善9%左右；若以150 km/h行驶，燃油经济性则可改善25%。可见，空气阻力的降低对改善燃油经济性意义重大。