1.空气阻力的形成

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。空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。

作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力称为压力阻力（图3-19），压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。形状阻力与车身主体形状有很大关系，约占整个空气阻力的58%。车辆向前运动时，由于其主体形状所限，表面上的涡流分离现象是不可避免的，被车辆分开的空气无法在后部平顺合拢和恢复原状，这样会在车辆后部形成涡流区（图3-20）并产生负压，从而使运动方向上产生了阻力。涡流分离的范围越大，即涡流区域越大，压力阻力也就越大。

图3-19 压力阻力的形成

车辆上部与底部的空气压力不同，会引起横向气流以及车辆的升力。横向气流也会在车身表面产生涡流分离现象，造成压差产生所谓诱导阻力。车尾的横向气流还形成两股很大的纵向祸流，对空气阻力有强烈影响。诱导阻力一般占空气阻力的7%。

干扰阻力是车身表面凸起物（如后视镜、门把、引水槽、悬架导向杆、驱动轴等）引起的阻力，一般可占空气阻力的14%；发动机冷却系统、车身通风等所需空气流经车体内部时由于动量损失构成的阻力即为内循环阻力（图3-21），约占空气阻力的12%。

图3-20 不同形式轿车的涡流区

图3-21 车辆的内部气流

摩擦阻力又称表面阻力，是由于空气的黏性在车身表面产生的切向力的合力。在紧贴车辆表面的空气层的空气速度为零，向外各层空气速度逐渐增大，形成气流速度梯度。由于黏滞性的影响，车辆表面与空气之间存在着摩擦，相邻空气层之间也存在着摩擦，产生车辆表面阻力。紊流的气流速度梯度远大于层流，所以在紊流区的摩擦力要大得多。显然，车身较长的车辆（如大客车），其表面阻力也较大。

2.空气阻力的计算

空气阻力并不分门别类计算，其总值的计算公式为

式中 C_D——空气阻力系数；

ρ——空气密度（N·s²·m^-4）；

A——迎风面积，即车辆行驶方向上的投影面积（m²）；

v_r——相对速度（m/s）。(www.daowen.com)

若取ρ=1.2258N·s²·m^-4，v_r以km/h计，在无风状态下（v_r=v_a），有

式（3-9）表明，空气阻力与C_D及A值成正比。迎风面积A值受乘坐使用空间的限制不易进一步减少，所以降低C_D值是减小空气阻力的主要手段。以轿车为例：20世纪70年代能源危机后，为降低油耗，各国都致力于降低C_D值，至20世纪90年代C_D值已减小到0.25～0.40。出于对降低货车与半挂车的空气阻力的目的，在半挂车的牵引车驾驶室上已开始装用导流板等装置，以减少空气阻力，节约燃料。图3-22所示为大众集团轿车空气阻力系数的逐年变化情况，表3-4为汽车空气阻力系数C_D和迎风面积A的变化范围。

图3-22 大众集团轿车空气阻力系数的逐年变化情况

表3-4 汽车空气阻力系数C_D和迎风面积A的变化范围

空气阻力系数C_D值实际上随着车身的离地距离、俯仰角以及侧向风的大小而变化，一般应给出额定载荷下（轿车为半载），无侧向风时的空气阻力系数C_D的值。

3.降低空气阻力系数的措施

采取以下措施可以降低轿车的空气阻力系数，如图3-23所示。

车身前部发动机罩适当向前下倾。面与面的交接处成平滑圆弧状。前风窗玻璃与发动机罩和车顶的过渡应圆滑，玻璃应尽可能地倾斜。减少灯、后视镜等凸出物。凸出物应接近流线形。保险杠下应有合适的扰流板。车轮罩应光滑且与车轮相平。

整个车身应向前倾1°～2°，水平投影应为腰鼓形，后端应稍微收缩，前端呈半圆形。

汽车尾部采用舱背式或直背式。行李仓上盖板应短而高。“扰流翼”（或汽车尾翼）具有降低空气阻力和提高稳定性的作用。在高速公路上以120km/h的车速行驶时，安装扰流翼能省油14%。

底部要求盖住零部件，且使其平整，并由中部或后轮向后逐步升高。

改进散热器、通风的进口和出口位置。载货汽车车顶部安装导流罩，汽车侧面应安装防护板。

图3-23 低空气阻力系数轿车的特点