汽车设计 – 暧昧不明的扰流板 & 尾翼

2013 上海国际车展本周就开幕了,做为国内同时也是在国际上较为大型的车展之一,即便近几界已经开始沦陷为「肉展」,但还是值得一去的。这次正好有时间,于是网上定了专业日的门票,不日前去观展。顺带在开展前的这几天写几篇自己感兴趣的关于汽车设计方面的小知识。

首篇先来讲讲「扰流板」和「尾翼」。在此之前先要澄清一个概念,很多人认为它们是一个东西,只是叫法不同而已,而且比较让人容易混淆的还不只是这两个名称,民间的叫法还有很多,比如「鸭尾」「雪橇板」「定风翼」…并且这些名称彼此已经到了一种你中有我我中有你的境界。早前我也曾把它们统统归为一类,但其实是不对的。它们是有区别的两个东西,虽然同属于汽车空气动力学套件,但在功能上却是不一样的。以下为了不造成误解,我只用到「扰流板」和「尾翼」来做为两者正式的名称。

什么是「扰流板」?如下图所示,它是在车后部被设计为类似「鸭尾」造型的一块突出物,多见于商用或家用类车型。对三厢车来说位置在后备箱边缘,对两厢车或一厢车来说位置在车尾顶部。顾名思义,「扰流板」的「扰流」主要体现在对于流经车辆顶部的空气进行阻滞,使得这部分气流在行驶过程变成一种下压力,从而提高车辆的抓地性,并减少部分高速行驶时由车辆底部所产生的升力。对于两车来说「扰流板」还可以减少聚积在车尾的湍流,降低后车窗因气流所卷起的尘埃影响,这也是为什么两厢车要在后窗设置雨刷器的原因。

什么是「尾翼」?它通常安置于车尾上方,类似飞机后部的水平尾翼,所以相对「扰流板」这个设计较为内涵的部件来说,人们对于「尾翼」的存在感要强的多。那除了体积和外形之外,它和「扰流板」的区别在哪里呢?

讲这个前有必要先简单讲解一点空气动力学方面的知识,如下图所示「虽然是机翼,但原理是一样的。」,空气会在车辆行驶过程中流经顶部和底部。由于车辆底部密布着各种装置,所以同一时间内气流的通过速度是要慢于经过风阻设计过的顶部的,那么就会导致底部气压大于顶部气压,而这个压力差与车辆的行驶速度是成正比的,也就是说在达到某个速度的同时,车辆会由于底部气压的增大而产生一个足以抵消自身重力的升力,所产生的后果就是车辆抓地力降低,也就是人们在跑高速时通常所形容的「飘」,这对于不会灰的汽车人来说是件不专业且还很危险的事情。

有了上面对于汽车「升力」的解释,那就很好理解「尾翼」的功能了。它的作用就是延缓流经车顶的气流速度,保持上下气压的平衡,甚至在高速时迫使车顶的气压高于车底的气压,从而产生下压力,也就是所谓的「负升力」,牢牢将车辆按在地面上,速度越快效果也越明显。所以「尾翼」多见于跑车和赛车这类速度机器。而「尾翼」和「扰流板」的区别就在于前者可以产生下压力,而后者不行。

由于「尾翼」在车辆稳定性和操控性上所起的重要作用,所以越来越多的车型都开始配备这个部件。虽然在造型和结构的设计上根据车辆的美观度和用途而有所不同,但大致可以分为「固定式」和「隐藏式」两种。

「固定式」多用于赛车,因为赛车是纯粹的竞速机器,无论是在速度还是操控性上都追求极致,所以「尾翼」的设计一般都比较大,同时结构也较为复杂,例如:F1。当然也有少部分跑车在整体外观设计时就采用了这种「固定式」的方案,除了本身就是整体设计方案的一部分之外,同时也可以令整车的运动效果更为突出,例如:GTR。

「隐藏式」多见于跑车,因为「尾翼」只有在达到一定速度时才能发挥其功能,而跑车是要用来泡妞的,怎能让突兀的「尾翼」在正常状态下影响整车的美感呢,所以先要把它藏起来,然后通过车载电脑来智能化的控制它该在什么时候出现。下面来看几组有代表性的设计方式。

Carrera GT 采用「垂直升降」结构,可根据车速的高低智能控制升降的高度。

FLA 也采用了「垂直升降」结构,除了高度可调外,同时还支持一定角度的倾斜度调整。

Panamera Trubo 采用了非常新颖的「折叠展开」结构,同样支持智能化的倾斜角调整。

SLS 采用的是「滑出」结构,尾翼的初始形态就已经具有一定的倾斜角。

Veyron 采用「倾斜升降」的两层式结构,同时最上层还可以根据制动踏板的力度而进行相应的角度变化,起到类似飞机减速板的作用。

Huayra 所采用的方式极为创新,它借鉴了机翼上的襟翼设计,在车鼻和车尾各设置了四片同样的翼板,会根据车速和制动力度独立进行角度调整。

虽然说为了美观性各个品牌使出浑身懈数发明了各种隐藏「尾翼」的方法,但 Ferrari 一直认为「尾翼」对于造型始终是个破坏者,它们的原则就是能不要就不要,所以你会发现在大部分的 Ferrari 车型中都比较难见到「尾翼」。他们所采用的替代方法是,在车身的空气动力学狠下功夫,狠到车主在前脸找一处挂拍照的地方都难,比如最新的 LaFerrari 就让一票车主为此事头痛不已。同时他们还在车辆前后设计了大面积的「导流板」,前部「导流板」使流经底部的空气减少,后部的「导流板」则使得底部气流可以快速通过,从而降低车底气压,如下图所示。

「扰流板」和「尾翼」虽然最初是为了行车安全而设计,但随着如今汽车设计的多样化以及人们对于爱车装扮的热衷,这两个部件在很多家用车中逐渐变成了纯装饰用的花瓶。比如有些无知无畏的人给一辆普通的家用轿车选装了与车身比例极不协调的大尾翼用作显摆,却不知对于城市道路的低速行车来说不仅全然派不上用场,还会无形中增大车辆的风阻和油耗。

  • cssmagic

    谢谢分享。另外请问是“扰流板”还是“绕流板”?这两者在文中同时出现了。

    • http://24says.com/ 24Says

      手抖,是「扰」,thx,已修正。