2011年12月 理论力学 Nov.2011
关于汽车气动外形的若干研究
赵芳瀷*
西安交通大学航天航空学院空天工程系/飞设01班/2010174004, 西安710049
摘 要： 自德国人卡尔·佛里特立奇·奔驰在1885年研制出世界上第一辆马车式三轮汽车开始，人类的生活已经与汽车密不可分了。从最早期单纯的运输功能，到现在追求卓越的速度与良好的驾驶环境，汽车业已有了日新月异的发展。随着汽车速度的一步步提升，我们可以明显看到设计师们在汽车气动外形上设计理念的变化。本文中，作者将分析早期、当代汽车的气动外形及结构，并大胆预测未来汽车气动外形的发展方向。
关键词：汽车；气动外形；发展与改革；交通联合化
1．引言
当今世界交通业飞速发展，交通方式日新月异，诸如动车、高铁、飞机等大型客运工具因其客运量大，速度快，效率高，已主宰了交通业市场，老牌交通工具汽车的在长途运输方面的龙头地位面临巨大威胁。可是无法否认，在私人飞机普及之前，汽车因其私密性良好这一特点，仍然备受出游者的青睐。但如若继续传承传统的设计模式，汽车终究会被击垮。如何能在如此高竞争度的交通市场上永葆活力呢？这就需要技术革新。作者认为，除了发动机这一永远都需要革新的技术瓶颈外，汽车的气动外形也有很重要的作用。
2.汽车气动布局的发展状况 2．1古典车型
德国人卡尔·佛里特立奇·奔驰在1885年研制出世界上第一辆马车式三
气动外形这一名词相信大家都不陌生，因为气动外形可以说是飞行器飞行的重要保障。通俗的讲，在气体介质中运动的物体,为减少运动阻力,而采用的适合在该介质中运动的外形，叫做气动外形。所谓汽车的气动外形，就是指能使汽车在流体中（目前似乎还没有解决汽车在空气中的运动，或许将来会有能低空飞行，地面高速驰骋，还能水上漂和潜水的汽车吧，可是那个肯定不是现在能做的）能够尽可能减少阻力，并极大限度的运用压差来调整正压力并选取适当的摩擦力和抓地力，来极大提升速度的外形。
轮汽车，经过反复试验，1886年1月29日，该车（如右图）汽车获得了“汽车制造专利权”。
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2．3已出现的新概念车型
正如引言中提到的，汽车要在交通业中永葆活力，就要突破传统瓶颈，朝更大胆的方向去探索。近年，许多设计师在这新概念汽车上已经颇有建树。如下：
2．3．1寻血猎犬
早期的汽车如下所示：
限于当时发动机水平，汽车更多是作为身份和地位的象征，实用性较低。由于速度很低，早期汽车多是无顶的，所以基本无气动外形概念。 2．2现代车型
时速：可在45秒内加速到1000英里（1610公里）/小时（超音速飞行）。 外形：该赛车的铅笔形外壳是由航空级铝锻造而成的，车身长12.8米，重量是6.4吨，直径为0.9米的车轮采用高强度钛合金制造，这是为了防止车轮转速太快而从车身飞出去。
动力：本车搭载新型战斗机发动机，在车辆加速至300英里/小时后，位于车顶的一种混合火箭发动机将继续为车辆加速，直至最终的极速。混合火箭发动机，包括一个传统的火箭和一个单独的发动机燃油泵，最大功率为135000马力，相当于180个一级方程式赛车的功率。
2．3．2蓝皮鼠
保时捷>Panamera>2012款 Panamera Turbo S（市场报价308.80万元）为例子：车身厚大，从前车盖到驾驶座之间有明显折角，但在低速运行下对速度的影响不明显。从正面看，车身已经明显可以感觉到通体圆滑过渡，在驾驶座外部前后有压差。现代车型具有较大雷同性，似乎近100年内没有发生明显变化。
正面
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未可知，不然也可能会实现浅水行动的特点。
2．3．3 F1方程式赛车
F1方程式比赛风靡全球，无数设计师投身于赛车设计。作品格式各样，当都是为了一个目的：提高速度，赢得比赛。可以说，F1赛车代表的是顶
侧面
级的汽车设计理念。车身极低，车体连接成一个完整的流线体，两侧微微展开，像雄鹰即将展开的翅膀，效仿飞机之处可见一斑。
2．3．4其他典型车型
模仿飞机机身的汽车：
此款车型只是找到了图片，并未找到详细数据。但就此正面图和侧面图而言，车体呈现扁平流线型设计，车头选用了不同于通常汽车的尖式设计，从车头到驾驶座平滑过渡，通体圆滑，只有进气口在必要时伸出，变成蓝皮鼠的耳朵，颇显了设计者的匠心独具。在车后部，添加了尾翼，而且曲率半径突减，很好的模仿了飞机的造型。底盘离地面很近，在高速运行的时候能抓紧地面，但不适合山路运行。此时便显示出本车的特别之处：低空飞行。只是本车的底盘可变度并
将航空发动技术引进汽车业的例证：
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3.结论
综合分析第二部分所讲到的汽车气动布局的发展状况，以及对已出现的新概念车型的布局发展特点进行研究，汽车的气动外形现在模仿向飞机的布局。对于学习飞行器设计的我们，这是机遇，也是挑战。如何将庞大的材料的选取，造型的改变，汽车遭遇失速时的应对策略，这些还有待我们进一步研究。可是，我们应当认识到，科技在向前飞速发展，交通工具海陆空联合化将成为一种必然趋势。如果在一个地方遭遇瓶颈卡壳，不妨将眼机体造型微缩至一个汽车大小，以及
睛投向远方。
参考资料：
【1】 书名：《汽车动力学》；作 者：米奇克 瓦伦托维兹 陈萌三 余强；出版社：华大学出版社；出版时间： 2009年12月。 【2】 百度百科：
http://baike.http://www.china-audit.com//view/1092829.html http://baike.http://www.china-audit.com//view/4033.htm
【3】 其他网站：
http://www.tianjinwe.com/rollnews/cj/201005/t20100531_924238.html http://car.autohome.com.cn/price/brand-40.html
http://car.autohome.com.cn/bigphoto/9783/1/1362027.html http://bulo.gshouse.com.cn/x-html/disp-d99907-2870.html 第4页
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