空氣動力學是科學領域中難度較大的測量科學。汽車在行駛時，必然會沖擊相對靜止的空氣，所以空氣會四處流動，跳進車底的氣流會暫時困在車下的各種機械部件中，空氣會被行駛的汽車拉著，所以當汽車飛馳而過時，地上的紙張和樹葉就會被卷起。此外，車下氣流會對車頭和發動機艙產生壹個懸浮力，削弱車輪對地面的向下壓力，影響汽車的操縱性能。
此外，汽車的燃料在燃燒推動機械運轉時已經消耗了很大壹部分動力，而當汽車高速行駛時，壹部分動力也會用來克服空氣阻力。所以空氣動力學對於汽車設計的意義不僅僅在於提高汽車的操控性，還在於降低油耗。
處理浮力的方法
處理浮力的壹種方法是在車下使用擾流板。然而，如今很少有量產車使用這種裝置，主要是因為R&D和制造成本太高。只有法拉利360M、路特斯ESPRIT和日產Skyline GT-R在最近的量產車上使用過這種裝置。
另壹種主流做法是在車頭下方安裝強力擾流板，比車頭略長。它可以將氣流導向發動機罩，或者通過水箱格柵和車身。至於車尾部分，主要任務是如何讓氣流順暢的流過車身，車尾的氣流要盡量保持整齊。
如果汽車行駛時，通過車身的氣流能緊貼車身輪廓，我們稱之為附著或層流(所謂流線)。水滴的形狀是我們今天所知道的最流線型的形狀。然而，汽車並不壹定要設計成水滴的形狀才能達到最佳層流。事實上，傳統的汽車形式也可以達到良好的LAMIAR效果。常見的方法是將後擋風玻璃的傾斜角度控制在25度以內。
法拉利360M和豐田SUPRA都是有這個特點的轎跑。
其實，如果妳仔細觀察這類轎跑的側面，不難發現，從前到後的線條會朝著車頂向上彎曲，而轎跑的底部則非常平坦。其實這個形狀和機翼截面的形狀差不多。當氣流流過這個翼形物體時，從車身上方流過來的氣體壹定比從車身下方流過來的氣體速度快，這樣就會產生壹個浮力。隨著速度的增加，下壓力的損失會逐漸增加。雖然車身上下的壓力差可能只有壹點點，但是由於車身上下面積較大，很小的壓力差就會造成抓地力的明顯差異。壹般來說，車尾更容易受到浮力的影響，前部也會造成操控穩定性問題。
旅行車、旅行車、兩廂車等傳統的垂直後擋風玻璃的汽車，會受到浮力的輕微影響，因為氣流通過垂直後窗後會發生散射，形成所謂的湍流效應，浮力會降低，但這些湍流也是氣流張力的來源。有研究指出，像高爾夫這樣的兩廂車，如果車頂與尾門的夾角在30度以內，會比超過30度的設計造成更低的氣流張力。所以有人會想當然地認為，只要把後窗與車頂的夾角控制在28度到32度之間，就可以同時兼顧浮力和空氣張力的問題。其實問題沒那麽簡單。在這個角度範圍內，氣流既不能緊貼車身，也不能造成湍流，所以會很難預測氣流。因為汽車不是在水平面上行駛，隨著懸掛系統的上下運動，汽車離地面的距離實際上是壹個變量，車身上下流動的氣流造成的壓差會隨時變化。同時，汽車尾部周圍的氣流動態也會影響汽車轉彎時尾部的氣流情況。當後窗與車頂的夾角在28度到32度之間時，車尾會處於穩定邊緣和不穩定邊緣之間，這其實是非常危險的。例如，當奧迪TT上市時，存在高速側翻問題。當時的事故調查報告指出，奧迪TT的後輪軸在高速行駛時浮動力過大，導致後輪抓地力過弱。但TT在設計上以風格為首要前提，在空氣動力學上做了壹些犧牲。後窗和車尾的弧度介於以上尷尬的角度之間。車廠在設計兩廂車時，更傾向於將兩廂車尾部設計成直線型，這樣可以增加車內空間，克服空氣動力學上的不足。
尾翼的基本設計
尾翼和擾流板的誕生就是為了解決氣流和浮力的問題。我們見過的尾翅可謂五花八門，千奇百怪。但它們都有相同的特點:面窄，水平面安裝遠離車身(如果尾部安裝靠近車身，如果不僅起到裝飾作用，也只是起到類似擾流板的作用，兩者是不壹樣的。尾巴的主要作用是增加下壓力，所以尾巴的形狀壹定要像倒飛的翅膀。這種設計會使空氣流經尾翼下端的速度高於流經尾翼上端的速度，從而產生下壓力。另壹種產生下壓力的方法是將尾巴的前端稍微向下傾斜。雖然這種設計會比水平尾翼產生更大的空氣張力，但在調節下壓力方面更加靈活。
機翼和擾流板的區別
尾翼和後擾流板的區別在於，後者是與車尾融為壹體的，或者說它只是車身整體設計的壹部分。後擾流板也可以用來產生下壓力，但常見的功能是減少浮力和氣流張力。兩廂車的後擾流板在擾流板前面聚集了大量的空氣，目的是分離兩廂車尾部的氣流，從而降低浮力。後擾流板還可以使氣流更順暢地流過車尾，避免氣流長時間徘徊或附著在車尾，從而降低空氣張力和導致浮力的車下氣壓。
所以很多汽車書把車尾的投影稱為尾翼是不專業的。比如普通版的911，可以自動升降，應該叫擾流板，而GT2才是真正的尾翼。壹般來說，歐洲汽車廠商更註重汽車的美學設計，也非常註重運動轎車和賽車版的區別。因此，歐洲汽車制造商避免使用尾部，而日本汽車制造商則將尾部作為賣點推向客戶。從這種差異，我們很容易理解不同國家造車哲學的差異。
尾翼和擾流器的簡史
早在20世紀30年代，各大汽車制造商就已經開始降低氣流張力，但對浮力的研究直到20世紀60年代才開始。1961年，法拉利的賽車手裏奇·金瑟(RICHIE GINTHER)發明了可以產生下壓力的後擾流板，他也因此聞名全球。隨後的法拉利戰車也采用了這種設計。第壹輛使用前擾流板(俗稱氣壩)的車應該是大名鼎鼎的福特GT40。這輛車超過300KM/H速度時產生的浮力，使它成為壹輛根本開不動的車。據說GT40前輪的下壓力從原來的365，438+00磅激增到最高時速時的604磅！！！我沒有第壹輛有尾巴的車的準確信息，但據說Charger Daytona Plymouth super bird是道奇在20世紀60年代末生產的。
歐洲車廠方面，保時捷可以算是第壹家兼顧擾流板功能和美學設計的車廠。1975的911 TUBRO的壹體式空氣壓縮機和鯨尾擾流板mate減少了浮力的產生，其有效性高達90%。所以在70年代末，氣霸和攪局者成為了保時捷的標誌。當時很多以高性能為賣點的汽車廠商也緊跟保時捷的步伐，以氣霸和擾流板為賣點。說到這裏，我意識到了壹些題外話。其實汽車廠商要經歷壹個發展階段，才能走向成熟。其實日系車和歐系車的差距體現在，日系車其實走的是壹條歐系車走過的路，是每個車廠都必須經歷的。如果未來中國真的擁有了自己的汽車工業，那麽中國的車廠壹定要走這條路。總的來說，我覺得歐洲車廠的空氣動力學水平比日系車廠高壹點。就拿對空氣動力學要求很高的F1比賽來說吧。所有的空氣動力學專家都是歐洲人，這些歐洲人無壹例外都為歐洲的汽車工廠工作。英美車隊的空氣動力學研究近年來幾乎沒有進展。從這壹點可以看出歐洲車廠和日系車廠的差距。不過這些差距都是時間造成的，我覺得技術上的差距相對容易彌補。但是文化背景的差異很容易造成現實的差異，而如果這種差異產生了不健康的發展，日系車廠就會面臨現實的危險。)
現在氣霸和擾流板非常非常常見，幾乎所有時速能達到100公裏以上的車都用這些東西。其實如果妳的速度不高，這些東西就不管用了。當車速在60 ~ 80之間時，氣流的拉力不高於車輪的運動阻力。如果想感受尾翼和擾流板對浮力和下壓力的明顯作用，時速必須高於160KM。原因是氣流的功率往往是車速的二次方。當壹輛車從130KM/H加速到260KM/H時，浮力和空氣拉力會增加4倍。
同時所有車的氣霸都起到壹定的降低氣流張力的作用。壹般來說可以降低整體氣流張力5 ~ 10%。另壹方面，空氣壓縮機也有助於冷卻發動機，便於安裝霧燈。但是還是有相當多的汽車廠商認為尾部和擾流板是為了美觀而設計的。不過總體來說，這些氣動元件還是有壹定的實用效果的。上壹代雷克薩斯SC系列，安裝原裝後擾流板後，車的Cd值(氣流張力)從0.32下降到0.31。但福特高級設計工作室的設計師格蘭特·加裏森(GRANT GARRISON)曾說過:如果尾翼和擾流板不是那麽受歡迎，我們就不會把它們加到車身上，但我們可以用其他方式設計出同樣空氣動力學效果的汽車。還有著名的法拉利也持相同觀點。眾所周知，法拉利為了適應車身設計的美感，非常忌諱在車身上使用尾翼。即使是以跑步為最高目的的恩佐·法拉利也采用了可升降的尾部擾流板。原因是法拉利董事長認為壹輛靜態的法拉利不需要任何擾流板！！！
Cd值的壹點解釋
最後，值得壹提的是，大家對Cd值有壹些誤解。在很多汽車廠商的產品說明書中，經常提到新車的風阻系數降低到多少CD，而CD不是簡單的指我們壹般所說的空氣阻力，而是指氣流的風阻系數。壹般來說，車尾氣流產生的阻力值越低，車尾氣流越順暢，這部分的浮力就會越小。相對來說，汽車行駛時的阻力會更低，後輪的下壓力也會更低。說了這麽多，要明白加個尾巴不壹定能提高Cd值！如果加裝尾翼和尾部擾流板後，車輛尾部氣流的順暢度增加，那麽車輛的Cd值應該會降低。汽車設計的空氣動力學問題不僅限於車尾，其實前端的長度和寬度也會影響壹輛車的總拉力。比如前縱置發動機的中心點比前軸的中心點更靠前，就容易把發動機的車頭做得很長。如果前輪輪距加寬，將發動機水平放置，前部也會加寬，以上兩種情況都會影響整體氣流拉力(CdA)。雖然有可能壹輛車的Cd做得很低，但也很難彌補前部長寬高增加帶來的整體氣流張力的增加。比如壹輛車的風阻系數從Cd0.40下降到了Cd0.38，但是車頭部分的寬度增加了75MM，其CdA值增加了5%，相當於完全抵消了Cd下降的影響。(比如新雅閣，雖然風阻系數達到了驚人的Cd0.25，但是因為車身比上壹代大了很多，高速下的所有穩定性能，我個人估計不會有太大的提升。如果這個性能確實有所提升，應該歸功於軸距的加長和懸掛設置的提升，空氣動力學的成績是次要的。因為民用車輛的空氣動力學性能必須考慮到降低風噪和燃油經濟性，所以所有的設計都必然會對車輛的下壓力做出壹些犧牲。)
所以，當我們談到Cd的時候，不應該認為Cd代表了壹輛車的整體氣動性能，也不能輕易認為加個尾翼或者巨型擾流板就壹定能獲得更好的氣動性能！其實充其量只是提高了空氣動力學某壹部分的性能。
最後，我想談談我個人對改裝氣動元件的看法。基本上主流車廠對空氣動力學的研究在這五到六年發展很快(原因很簡單，內燃機的改進在最近十年明顯放緩，而提高汽車動力性能的唯壹途徑就是改善空氣動力學，提高動力傳遞效率)。新量產車的空氣動力學性能越來越好，意味著新車的空氣動力學設計越來越嚴謹，隨意的改動更有可能破壞汽車原有的空氣動力學性能，而不是提高！機動性首先講究的是整體平衡，很有可能所有的車身套件或者其他氣動部件的改裝都會達到相反的效果。所以我覺得，要改就壹個壹個改，不要輕易把擾流板裝在車下。壹是車身擾流板容易損壞；第二輛車下面的擾流板在正常速度下並不能提高車的空氣動力學性能。