上周一股妖风突袭华北地区，许多地方都遭到大风狂虐，多起树木刮倒及高空坠物伤人事件频繁出现在新闻头条。其实对于汽车而言，风也是一个比较敏感的话题。虽然7-8级的大风无法把车刮飞，但车辆行驶过程中的风，是各个汽车厂商力求攻克的劲敌，也就是我们日常提到的风阻系数。汽车与风的斗争，并不是近几年才突然出现，今天我们就来聊聊车与风的那些事儿。
令人肃然起敬的风阻系数近几年，风阻系数越来越成为不少车型的卖点。譬如在今年北京国际车展上，奔驰推出的CLA，在宣传中对风阻系数仅0.23这一技术指标着重强调；还有凭借0.25Cd的风阻系数火了一把的荣威i6等。
风阻系数是通过实验而确定的一个数学参数，用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力，风阻系数愈大，则空气阻力愈大。汽车在行驶过程中受到的空气阻力与风阻系数的关系可以归纳为这个公式：
显然，迎风面积和风阻系数是直接决定车辆所受风阻的要素
一般而言，空气阻力分为三种行驶，一是气流撞击车辆正面所产生的阻力，即上面提到的迎风面积，就像拿一块木板顶风前行，所受到的阻力几乎来源于此，而在汽车上这块木板就是挡风玻璃、进气格栅等；二是空气摩擦力，这个与汽车速度有关，一般在上百的车速时，摩擦力小到几乎可以忽略；三是外形阻力，当汽车高速行驶时，外形阻力成了最主要的空气阻力来源。外形阻力来自于车后方的真空区，真空区越大，汽车的风阻系数越大，所形成的阻力也就越大。所以一般三厢车的外型阻力要比两厢车小。
但对于普通人而言，由于空气看不见、摸不着，所以产生的阻力也过于抽象，所以风阻系数究竟是0.23还是0.32其实没有太大的区别，更没有直观的感受。不过据研究显示，当汽车以80km/h行驶时，60%的油耗都用在克服风阻上，在时速200km/h以上时，空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。曾有人对两种相同质量相同尺寸，但风阻系数分别为0.44和0.25的轿车进行比较，以时速88km/h行驶100km，燃油消耗后者比前者节约1.7L。
除了能有效降低油耗，风阻系数也会影响车内的噪音值，也就是常说的风噪。比如在高速行驶时，气流可能会在后视镜、A柱、C柱等地方堆积而产生噪音，而更低的风阻系数，使得这些堆积气流的地方就会减少。
再而就是提升高速行驶时汽车的操控能力。当风阻系数比较高时，风所产生的阻力会影响整台车在高速时实现变道等操控的顺畅度。例如同样速度下，轿车变线的稳定性比面包车要好得多。
看到这里，或许你就会明白为什么设计师为了降低哪怕0.01的风阻系数而绞尽脑汁了。
汽车与风的斗争一谈到空气阻力，我们经常会提到“流线型”这个术语。确实，流线型车身可以最大幅度减少汽车行驶过程中的空气阻力。然而，在汽车诞生之初，汽车的外形绝大多数是方方正正，以马车型或箱型为主，人们对空气动力学在汽车上的应用知之甚少，把更多的精力放在如何更美观，以及降低制造成本上。
例如1908年诞生的福特Model T就是典型的箱型汽车，由于最高时速也不过是70km/h的水平，所以空气阻力还不算是一个重要的能耗参数。而到了20世纪20年代，随着汽车技术的不断成熟，车速也不断提高。人们除了不断在发动机等核心部件上下功夫以外，也意识到了车身变革的迫切性。
这个时代的车型，挡风玻璃开始向侧后方弯曲，车顶高度逐渐降低并与尾部有了更为流畅的衔接，大灯设计也不再独立出来。凡是与风接触的地方，有开始进行了风阻的考量。
德国设计师爱德穆德 •朗普勒（EdmundRumpler）在1921年设计出了“泪珠车”，这款车参考了自然界中空气动力学性能最好的物体——水滴（水滴的风阻系数仅为0.05），风阻系数达到了惊人的0.28Cd。即使与现代车型相比，也具备相当的竞争力。可惜其怪诞的外观无法取悦消费者，最终只生产了100辆便停产了。
在当时，宝马、梅赛德斯等车企也都开始了流线型原型车的制造，而其中最为经典的当属捷克汽车品牌Tatra 77系列。这款车于1933年正式推出，是世界上第一辆根据空气动力学原理去设计的量产车。
为了验证其成功，人们使用1:5比例的T77模型进行了风洞实验，发现其风阻系数只有0.2455。即使放到今天，大多数汽车也达不到这个水平。除了流线型之外，T77还首次实现了实现了汽车转向灯，车头设计安装了三个车灯，中间的车灯与转向系统相连，从而根据方向盘的转向控制两侧的转向灯。值得一提的是，这款车也直接影响到了大众等一众车型，比如甲壳虫。可惜，二战的爆发导致Tatra被迫暂停生产。1934年至1938年间，Tatra 77系列总共生产了249辆车。
二战期间，人们对汽车尖端技术的探索进入了一个低谷。而战后，汽车的发展又迎来了一个新的高潮。赛车工业的发展为空气动力学设计带来了长足的进步。工程师们通过反复的试验，了解到流线型设计能让汽车行驶得更快，并且在高速行驶时更容易控制。这个时期车尾的设计出现了很多亮点，例如现在非常常见的溜背、掀背造型。这些设计让汽车有了更好的空气动力学性能，例如1955年雪铁龙DS风阻系数已达到0.36，到了80年代，风阻系数为0.3的奥迪100又称为了一款经典车型。
风阻系数与实用性的平衡随着技术的发展以及大众审美的变迁，汽车的外形设计经历了数个迭代，几乎每隔十年，汽车的外形设计都会进入一个新的潮流。而其中汽车设计师对于风阻系数的追求也是影响外观设计的一大因素。
除了车身的优化，风阻系数细微的降低都是靠还不到0.001的改进积少成多才得到的。比如雨刮器，外后视镜，鲨鱼鳍天线，车顶行李架，车头的Logo，门把手等都影响着风阻系数。但是，风阻系数真的是越低越好吗？
虽然理论上说风阻系数越低越有助于节油省耗，但对于一般消费者而言，除了节油外，还要考虑车内的空间、行车时视野等因素。当然，对于车企而言还要考虑设计制造难度和成本问题。就拿奔驰CLA-Class作为例子，需要经过2000小时的风洞试验时间，而欧洲风洞费用差不多是2500欧元/小时，这还不算人工的费用。
此外还有一个非常重要的原因——下压力，汽车的行驶依靠车轮与地面的摩擦，通过下压力来稳定车身。如果风阻系数过低，上升力就会很明显，最终导致的效果是在高速行驶时感觉车子发飘。
风阻系数和下压力是一对矛盾体。不同类型汽车的侧重点不一样，所以在风阻系数和下压力之间就要做出取舍。对于普通汽车而言，行驶时产生的上升力基本不会对车辆的行驶稳定性带来什么显著影响，所以风阻系数自然是越低越好。更好的经济性、更小的风噪等，这都是低风阻系数带来的好处。
但对于跑车，还需要考虑行驶稳定性、更短制动时间和制动距离等，这就需要稍微牺牲一些风阻系数来换取一些下压力，来保证足够的抓地力，防止汽车高速过弯时失控，例如法拉利458的风阻系数是0.33，这对比一般轿车要高出很多。
普通民用车通过将尾部设计得稍微上扬来增加下压力，一些注重性能的车型往往会设计隐藏式尾翼，平时藏起来，在车速达到一定值时会自动升起，比如奥迪A7。对于高速狂奔的F1赛车，前后扰流板和宽大的尾翼都是为了提供足够的下压力。
小结
风阻系数的降低能有效减少空气阻力，从而提升燃油经济性和操控性能，任何一个细节都可能为风阻系数的改善立下汗马功劳，这也是为什么近百年各大厂商为此孜孜不倦进行研究。目前，世界上风阻系数最低的汽车是名为Nuna系列概念车。Nuna能源上使用了太阳能，风阻系数仅仅为0.07。在不久的将来，汽车风阻系数将会不断刷新“下限”，还是会有其他突破性的发展，让我们拭目以待。
