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现在的车,为何外形全一样?背后是车厂无法违背的"物理法则"!

为什么如今走在街上,越来越多的车看起来像是同一个模子里出来的?是车企之间互相抄袭,还是有一股看不见的力量,在悄悄决定着汽车的外形?不妨先做一个小测试。

把12辆车的侧面轮廓并排放在一起,只保留剪影,你能认出哪一辆是保时捷吗?这些轮廓其实分别来自奔驰、宝马、本田、奥迪、沃尔沃、蔚来、小鹏、比亚迪、特斯拉等品牌。

可以说,其中好几辆都能被当成“保时捷”。如果把它们的轮廓重叠在一起,不能说一模一样,却也称得上异曲同工。

现在上一趟街,看到的车常给人一种“复制粘贴”的感觉。

一辆迎面驶来的轿跑,低矮俯冲的姿态、饱满的轮拱、流畅的溜背曲线,远看很容易误认为是售价高昂的保时捷Taycan,等它擦肩而过,仔细看一眼车标,才发现可能是小米SU7,也可能是智界Z7。于是,“互相抄袭”成了不少人对汽车外观趋同的第一反应。

不过,影响汽车外观设计的因素有很多,其中一个最容易被忽视、也可能最重要的推手,其实是风。车在路上跑,就必须穿过空气,而空气会用自己的规则,一点点改变车身的线条。

从这个角度看,正是风把汽车“吹”成了相近的模样。在各家车企的发布会上,“低风阻”“最低风阻”几乎是必提的卖点。

所谓风阻,就是空气对行驶中汽车的阻力。它对能耗的影响,比很多人想象的更大。

以一辆奔驰为例,以每小时60公里的速度行驶时,大约一半的能耗都用在对抗风阻上;如果在高速上开到每小时120公里,约四分之三的能耗都将“随风而去”。之所以会这样,是因为风阻与车速的平方成正比。

车速翻倍,风阻并不只是翻倍,而是迅速攀升。低速行驶时,轮胎滚动、机械损耗等因素还占有相当比重;一旦提速,风就成为最大的动力障碍和能耗来源。

这也解释了为什么很多车主会发现,城市里续航表现不错的车,一上高速,续航数字就掉得格外快,风阻还与空气密度有关。

冬天气温低,空气受冷收缩、密度变大,风阻也随之升高。电动车本来在冬季就会因为电池性能下降而续航打折,再叠加风阻的上升,相当于“折上折”,续航进一步缩水。

因此,电动车如果不想在路上因电量不足而趴窝,外观设计就不得不向风妥协。但要知道如何妥协,首先得弄清风阻从何而来。

汽车行驶时受到的空气阻力主要有四种:压差阻力、摩擦阻力、内部阻力和诱导阻力。它们的成因各不相同,对车身设计提出的要求也不一样。

其中占比最大的是压差阻力,在日常驾驶中,七到八成的风阻都属于这一类,它也是工程师最需要优先对付的对象。压差阻力的形成过程并不复杂。

物体在空气中运动时,表面微小的黏滞力会带动贴近车身的那层空气一起运动,这层空气被称为边界层。气流流过车身后,会在车尾后方形成一片尾涡或涡卷区域,这里的气压较低。

空气总是从高压区流向低压区,于是车头迎风面的高压与车尾背风面的低压之间形成压力差。这个压力差会产生一个从前向后推的力,好像有一只看不见的手一直在把车往后拽,这就是压差阻力,也是风阻最主要的来源。

想要降低它,关键就在于让气流更顺畅地贴着车身流过,尽量缩小车尾后方那片低压的涡流区域。问题也随之而来:究竟什么形状,才能把这片区域压到最小?

答案是水滴,水滴是在重力、阻力和气流共同作用下形成的形态,其风阻系数只有0.05左右,被视为理论上风阻最小的形状。

它的秘密在于圆润的头部和细长的尾部:圆润的头部让气流平顺地分开,细长的尾部让气流缓缓汇合,从而最大限度地缩小尾涡,把压差阻力降到最低。照此推论,汽车要做到低风阻,就应该直接模仿水滴。

可真把车做成水滴形,问题就来了:看起来古怪,内部空间小,不实用,安全性难以保证,市场也不买账,甚至长得像一只皮鞋。汽车毕竟要载人、装货、通过碰撞测试,还要让消费者愿意掏钱购买,纯粹的水滴造型显然行不通。

既然整体车身不能做成水滴,工程师就只能退而求其次,把车身各个部位的线条都尽可能改成流线型。于是有了圆润低趴的车头、下压倾斜的前机盖、倾斜的前后风挡、拱形隆起的车顶、圆角处理的A柱、向内收拢的侧窗,以及经过精心修饰的C柱和车尾。

这些设计的共同目标,都是降低压差阻力,这也正是现代汽车越来越圆滑的原因。

相比过去那些有棱有角、线条硬朗的车型,如今的车身普遍更低、更顺、更柔和。当所有车企都在用同一套空气动力学规律求解,答案自然会越来越接近。

小鹏GX、蔚来ES9、极氪9X等车型,面对相近的物理约束,同样不约而同地走向了相似的解题思路。除了物理层面的约束,商业上的考量也在推动这种趋同。

一款新车从开发到上市,往往需要约18个月的周期,模具投入更是以千万元计。在如此高昂的成本面前,车企更倾向于采用已经被市场和工程反复验证过的成熟比例,而不是冒险押注一个前所未有的造型。

物理规律与商业避险叠加在一起,让汽车外观的选择空间进一步收窄。压差阻力之外,汽车还会受到另外三种阻力。

它们合计只占整体风阻的两到三成,但由于车企在风阻上的竞争已经接近极致,围绕这部分阻力的“张飞绣花”式精细优化也越来越多。很多看似不起眼的细节,其实都是工程师在风洞里一点一点抠出来的成果。

先看摩擦阻力,它主要来自车身表面各种凹凸不平的零部件。为此,如今的底盘被做得越来越平整;车轮尽量采用表面平滑的轮圈,或者用轮罩把它包起来;门把手、天线、激光雷达、后视镜等部件,能隐藏的就隐藏,能做圆润的就做圆润。

这些措施往往只能让风阻系数降低千分之几,但积少成多,能减一点是一点。再看内部阻力,它源于汽车行驶时需要进气:一是为了燃烧,二是为了散热。

电动车不需要燃油燃烧,所需的进气量较少,因此进气格栅的尺寸通常会缩小,位置也会放低,这也是不少电动车“没有大嘴”的原因。还有些车型在车头两侧设计了类似“酒窝”的开口,学名叫空气帘,它能梳理并导出气流,减少乱流,同样有助于降低内部阻力。

最后一种诱导阻力值得单独说一说,因为它和升力有关。汽车行驶时,车身上方的空气流速更快、气压更低,而车底气压相对较高,于是会产生一个自下而上的升力,把车往上抬。

升力过大,轮胎抓地力就会下降,车辆稳定性受到影响,在极端情况下甚至可能被掀起来。车身上常见的尾翼、扰流板、扩散器、侧裙、扰流唇等部件,主要作用就是引导气流方向,产生额外的下压力,抵消升力的影响。

它们并不只是为了好看或显得运动,而是在风的作用下维持车身姿态的必要手段。也正因为如此,这类部件在不同品牌的车上频繁出现,进一步加深了外观上的相似感。

不同的车尾样式,同样会影响汽车受到的升力和阻力。像理想MEGA这类属于典型的直背式车尾,压差阻力较大,但最不容易被升力掀起;奥迪A7这类属于常见的溜背式,压差阻力较小,但升力更强。

两者各有长短,很难同时兼顾低风阻与高稳定性。而像小米SU7这样,车尾末端略微上翘的属于截背式,能较好地平衡压差阻力和升力。

开头提到的那一系列车型,采用的都是截背式车尾设计。可以说,在物理规律与视觉比例这道方程组面前,截背式是目前被广泛认可的一套高分解法。

这并不是简单的“撞衫”,而是不同的人在同一道题上,算出了相近的答案。这样看来,汽车外观的趋同并不只是“互相抄袭”,更像是一种“趋同演化”。

就像生物在自然选择下,会在相似环境中演化出相似的形态,汽车外形也在风的塑造下越来越接近,甚至显得千篇一律。曾经发生在手机身上的外观同质化,如今也发生在了汽车身上。

不过,与家用车拼命降低风阻相反,真正追求极限速度的车辆,选择的是主动驾驭风。以F1赛车为例,它的风阻系数比五菱宏光还要高出一倍。

F1赛车刻意利用空气动力学设计,产生数倍于车重的下压力,让赛车牢牢贴住地面,在高速过弯时依然保持稳定。

那现在的车之所以越长越像,背后既有空气阻力随车速急剧上升、电动车续航高度敏感的物理现实,也有车企在高成本开发下的商业取舍。

对家用车而言,低风阻意味着更低能耗和更长续航;对赛车而言,风则是可以被利用的力量。两种截然不同的选择,遵循的却是同一套关于风的物理法则。