汽车常识

　　风阻系数是通过风洞实验和下滑实验所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。风阻系数的大小取决于汽车的外形。空气阻力是汽车行驶时所遇到最大的也是最重要的外力。空气阻力系数，又称风阻系数，是计算汽车空气阻力的一个重要系数。

　　汽车在行驶中由于受到空气的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向、侧向和垂直等3个方向的空气动力量，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响，其中纵向空气动力量最大，大约占整体空气作用力的80%以上，因此，将汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。风阻系数Cd是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小，说明它受空气阻力影响越小，反之亦然，因此说风阻系数越小越好。一般来讲，我们在马路上看到的大多数轿车的风阻系数在0.28—0.4间，流线性较好的汽车如跑车等，其风阻系数可达到0.25左右，一些赛车可达到0.15左右。风阻系数与汽车油耗在一定程度上是成正比关系的，因此降低空气阻力系数，对于降低汽车的燃料消耗，有重要的实际意义。

　　风阻系数的计算方法：（利用风洞实验测得）

　　设刚体在运动方向上的投影面积为S，空气密度为p，刚体以速度v运动时对前方空气的推力为F（于是空气对该刚体的阻力的大小也是F）。

　　风洞试验的方法是：

　　将汽车置于风洞中的一个平台上，车头指向一个巨大的风扇，四个车轮被卡在平台上，并在每个车轮处设置了两个测力传感器，一个测量垂直方向上的力，另一个测量水平方向上的力。在风扇启动前，四个垂直测力传感器测得的力的总和＝车的自重；四个水平测力传感器的读数均为0；当风扇启动后，形成一定风速，用于模拟汽车运动的速度，此时，四个水平测力传感器所测得的力的总和对应于风阻；四个垂直测力传感器测得的力的总和将比风扇启动前有所下降，下降的量对应于汽车运动所产生的升力。汽车的空气动力学设计就是要致力于降低风阻、同时减少升力。

　　当利用风洞试验测出一定速度下的空气阻力值后，我们就可以根据下式计算出Cd的值了：

　　Cd＝2F/(pSv2)（后面的V2就是V的平方，也就是速度的平方，不要看错。）

　　其中，F和v由上述试验获得，空气密度p和汽车前进方向上的投影面积S的测量也都是很容易的。

　　最后，还需要说明一个问题：风阻系数Cd在不同的速度下是一个常数吗？其实，我们前面的论证过程没有一点可以证明它是个常数。事实上，随着速度的变化，风阻系数并不能保持为一个常量！只要考察一个极端情况就可以理解了：例如，当运动速度超过声速时，会产生一个巨大的音障，阻力陡然急增，明显偏离正比于v2的抛物曲线。这说明风阻系数并非不随速度的变化而变化。但幸运的是：试验证明，一定外形的轿车，在一定的速度范围内（对轿车而言，在50――120km的时速范围），Cd近乎是个常量，这使得我们用它来衡量一辆车的空气动力学设计水平成为可能。