汽車行駛阻力

汽車行駛阻力由4部分構成：滾動阻力、加速阻力、坡度阻力、空氣阻力。

汽車在水平道路上等速行駛時，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。當汽車在坡道上上坡行駛時，還必須克服重力沿坡道的分力，稱為坡度阻力。汽車加速行駛時還需要克服加速阻力。

上述諸阻力中，滾動阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的，坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在，在水平道路上等速行駛時就沒有坡度阻力和加速阻力。

車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區域產生法向、切向的相互作用力以及相應的輪胎和支承路面的變形，輪胎和支承面的相對剛度決定了變形的特點。當彈性輪胎在硬路面(混凝土路、瀝青路)上滾動時，輪胎的變形是主要的，此時由於輪胎有內部摩擦產生彈性遲滯損失，使輪胎變形時對它作的功不能全部回收。正是輪胎的這種彈性遲滯損失造成了滾動阻力。

在實際中，不會直接應用滾動阻力，而是用滾動阻力系數f來表徵滾動阻力的大小，在輪胎所受的法向力等條件相等的情況下，滾動阻力系數f越大，則滾動阻力就越大。影響滾動阻力系數f的因素較多，比如：路面的種類、行駛車速以及輪胎的構造、材料、氣壓等。

汽車加速行駛時，克服其質量加速運動時的慣性力，這就是加速阻力Fj。加速阻力包括平移質量的慣性力和旋轉質量的慣性力偶矩，為了便於計算，一般把旋轉質量的慣性力偶矩轉化為平移質量的慣性力。

汽車重力沿坡道的分力Fi表現為汽車坡度阻力，如圖3所示。

根據我國的公路路線設計規範，高速公路平原微丘區最大縱坡為3%，山嶺重丘區為5%；一級汽車專用公路平原微丘區最大坡度為4%，山嶺重丘區為6%；一般四級公路平原微丘區為5%，山嶺重丘區為9%。所以，一般道路的坡度均較小。

汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。

空氣阻力分為壓力阻力與摩擦阻力兩部分。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力，稱為壓力阻力(如圖4所示)；摩擦阻力是由於空氣的粘性在車身表面產生的切向力的合力在行駛方向的分力。

壓力阻力又分為四部分：形狀阻力、干擾阻力、內循環阻力和誘導阻力。形狀阻力佔壓力阻力的大部分，與車身主體形狀有很大關係；干擾阻力是車身表面突起物(如後視鏡、門把、引水槽、懸架導向杆、驅動軸等)引起的阻力；發動機冷卻系、車身通風等所需空氣流經車體內部時構成的阻力，即為內循環阻力；誘導阻力是空氣升力在水平方向的投影。

在一般轎車中，這幾部分阻力的大致比例為：形狀阻力佔58%，干擾阻力佔14%，內循環阻力佔12%，誘導阻力佔7%，摩擦阻力佔9%。

減小空氣阻力對於提高汽車的動力性、燃油經濟性都有重要作用。

（1）設計合理的車身形狀

合理地車身形狀對於減小汽車的空氣阻力具有重要作用，現代車身空氣動力學工程師認為，低空氣阻力系數值的轎車車身應遵循下列要點：

①車身前部

發動機蓋應向前下傾。面與面交接處的稜角應為圓柱狀。風窗玻璃應儘可能“躺平”且與車頂圓滑過渡。前支柱應圓滑，側窗應與車身相平。儘量減少燈、後視鏡等凸出物，凸出物的形狀應接近流線型。在保險槓下面的前面，應裝有合適的擾流板。車輪蓋應與輪胎相平。

②整車

整個車身應向前傾斜1°~2°，水平投影應為“腰鼓”形，後端稍稍收縮，前端呈半圓形。

③汽車後部

最好採用艙背式(hatch back)或直背式(fast back)。應有後擾流板。若用折背式(notch back)，則行李箱蓋板至地面距離應高些，長度要短些，後面應有鴨尾式結構。

④車身底部

所有零部件應在車身下平面內且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。蓋板從車身中部或由後輪以後向上稍稍升高。

⑤發動機冷卻進風系統

仔細選擇進風口與出風口的位置，應有高效率的冷卻水箱、精心設計的內部風道。

⑥加裝導流罩

對於貨車與半掛車，在駕駛室頂部加裝導流罩，可以減小空氣阻力，改善燃油經濟性，如圖7所示。

（2）汽車加裝尾翼

汽車在行駛過程中阻力可分為縱向、側向和垂直上升3個方面的作用。其中升力是由於氣流通過汽車上下面時流速不同而產生壓力差造成的，升力會使汽車產生向上浮起的趨勢，一方面導致輪胎與地面的接觸載荷減小，另一方面導致懸架幾何學特性發生變化，所以升力通常導致汽車的操縱穩定性變差。

汽車尾翼（如圖8所示）的作用，就是在汽車高速行駛時，使空氣阻力形成一個向下的壓力，儘量抵消升力，從而提高行駛的穩定性。

汽車尾翼形狀尺寸是經過設計師精確計算而確定的，不宜過大也不宜過小，不然反而會增加轎車的行車阻力或起不到應有的作用。 ^[1]