汽車風阻係數

風阻係數是汽車設計中與空氣動力學相關的常用測量指標。阻力是一種平行於氣流且作用方向與氣流相同的力。汽車的風阻係數測量了汽車穿過周圍空氣的方式。汽車公司在設計新車時，除了考慮其他性能表現外，還會將汽車的風阻係數納入考量。空氣阻力隨速度的平方而增加；因此在較高速度下變得至關重要。降低汽車的風阻係數可以改善車輛在速度和燃油效率方面的性能。有許多不同的方法可以減少車輛的阻力。測量車輛阻力的一個常用方法是透過阻力面積。

減低阻力的重要性

道路車輛阻力的降低，提升了車輛的最高速度和燃油效率，以及許多其他性能表現，例如操控性和加速性。影響阻力的兩個主要因素是車輛的迎風面積和風阻係數。風阻係數是一個無因次值，表示物體在流體（如水或空氣）中運動時所受到的阻力大小。改變車輛空氣動力學設計的一個潛在問題是，可能會導致車輛產生過多的升力。升力是一種空氣動力，其作用方向垂直於圍繞車身的氣流。過多的升力會導致車輛失去道路抓地力，這可能非常危險。降低風阻係數來自於將車輛外部車身流線化。車身流線化的設計需要對周圍的氣流速度和車輛的特有用途做出假設。

試圖減少阻力的汽車會採用擾流板、尾翼、擴散器和鰭片等裝置，以減少阻力並提高單一方向的速度。

阻力面積

設計師在關注汽車整體形狀的同時，也會記住減少形狀的迎風面積有助於降低阻力。風阻係數與面積的乘積——即阻力面積——表示為 C d A（或 C x A），是 C d 值與面積的相乘結果。

「阻力面積」一詞源於空氣動力學，指某個參考面積（如橫截面積、總表面積或類似面積）與風阻係數的乘積。2003 年，《Car and Driver》雜誌採用此指標，作為比較各種汽車空氣動力學效率的更直觀方式。

克服阻力所需的力 F 可透過阻力方程式計算： F = {空氣密度} {風阻係數} {參考面積} {速度}^2 因此：F = frac{1}{2} {空氣密度} {阻力面積} 速度}^2 其中，風阻係數和參考面積已被合併為阻力面積項。這使得對於任何僅知道阻力面積的車輛，都能直接估算其在特定速度下的阻力，從而更易於比較。 由於阻力面積 CdA 是決定特定巡航速度所需功率的基本值，因此它是在穩定速度下燃油消耗的關鍵參數。這種關係也可用於估算改裝引擎後汽車的新最高速度：

{預估最高速度} ={原始最高速度} sqrt[3]{新功率}{原始功率}

或達到目標最高速度所需的功率：

{所需功率} = {原始功率} {目標速度}{原始速度}^3

一般全尺寸轎車的阻力面積約為 。已發表的阻力面積範圍從 1999 年本田 Insight 的 到 2003 年悍馬 H2 的 。自行車（及騎士）的阻力面積也在 的範圍內。

風阻係數範例

現代一般汽車的風阻係數介於 0.25 和 0.3 之間。運動型多用途車（SUV）因其典型的方正外型，風阻係數通常達到 。車輛的風阻係數受車身形狀的影響。其他各種特性也會影響風阻係數，在這些範例中都已納入考量。許多跑車的風阻係數出奇地高，因為下壓力意味著阻力；而其他跑車則為了追求速度和效率而設計得高度空氣動力化，因此風阻係數要低得多。

請注意，特定車輛的 Cd 值會因測量的風洞不同而有所差異。文獻記載的差異可達 5%，而測試技術和分析的差異也會造成影響。因此，如果同一輛 Cd 值為 的車輛在不同的風洞中測量，其結果可能介於 到 之間。

參見

• 汽車空氣動力學
• 阻力（物理學）
• 阻力方程式
• Paul Jaray

外部連結

• 另外 500 個風阻係數
• 改善空氣動力學以提升燃油經濟性
• 特拉維夫大學將卡車阻力降低 10%
• 用於測量汽車和自行車 Cd 和 Crr 的簡易滑行測試

Category:汽車工程 Category:阻力（物理學）