汽车空气动力学发展的历史阶段探究

汽车，这个曾经只被少数人掌握的先进科技产品，如今已经深深地扎根在我们的日常生活中。正如任何一种科技产品一样，它的演化和发展经历了无数的波折和尝试。其中，汽车空气动力学的发展，就是这样一个曲折而又富有成果的历程。

第一阶段：借鉴与初探（1886年-1920年代）

汽车空气动力学的历史可以追溯到1886年，当时德国人卡尔·本茨将一台单缸汽油发动机安装在一架三轮车上，标志着汽车元年的到来。此时汽车还处于发展的初级阶段，其空气动力学性能并未得到太多关注。直到1904年，同是德国人的普朗特提出边界层理论，开启了现代流体力学之路，并极大的促进了空气动力学的发展。

在这个阶段，早期的汽车空气动力学发展实则缓慢而曲折，并伴随着市场的长久冷落，也充满着许多不确定性。成熟的理论成型之前，大自然是最好的老师。飞机和船舶都能找到可以模仿的对象——鸟和鱼，而汽车则找不到合适的参考，于是退而向航空和船舶领域借鉴。

第二阶段：探索与发展（1920年代-1940年代）

到了1920年代，电动车的发展出现了一个小高峰。当时内燃机技术还很落后，行驶里程短，故障多，维修困难，因此电动车在这一时期被普遍认可。而在那个年代，检验汽车性能最好的办法就是刷比赛，谁又突破了极速也是人们津津乐道的话题，人们也逐渐认识到风阻对极速的影响。

在这个阶段，第一台凸显了空气动力学性能的车是“永不满足”号电动车。其法语名称翻译成中文则为“永不满足”，这个名字或许昭示了多年以后，我们这些在汽车空气动力学领域的搬砖者们的生存状态。1889年，“永不满足”号凭借62匹的马力和较低的风阻，首次突破了100公里/小时的极速。其车身形状酷似一种航空器，风阻自然不会太高，只是完全暴露的底盘和矗立在风中的驾驶员也说明了当时的汽车空气动力学还处于萌芽阶段。

这种设计事实上并不凑效——流动在车辆前部已因凌乱部件的阻挡而分离，也谈不上在尾部的重新附着，因而事与愿违。但正如姗姗学步的婴儿一般，这个阶段的汽车空气动力学以借鉴为主，但对于流动背后的机理并不是很了解。

第三阶段：转折与突破（1940年代-1960年代）

二战对于人类生态而言是场灾难，但对于人类的工业发展历程、无论是军事还是民用工业，也都是一个重大的转折点。对于汽车上的空气动力学应用及设计水平而言也是如此。

在二战前，由匈牙利工程师Paul Jaray（保罗·贾雷）提出的“最小阻力体”概念在汽车上得以小范围应用。其实际应用效果是明显的，这也得益于风洞设施的建成。在为飞机提供优异的空气动力学设计之余，也让这种设计理论下放到了汽车工业领域。所以在二战前，这种潮流已经如雨后春笋般被很多车企接纳和采用，当中最为知名的就是Tara T77（Cd 0.36）和T97，克莱斯勒Airflow及标致402（设计师是Jea Adreau, Cd 0.28），至于其他车企例如Bugai Type 57、Fia Topolio、Simca 5、Pahard Dyamic所采用的巴洛克式曲线也很有名气。不过由于世界经济危机还没完全康复加上30年代末又进入了纷乱的二战使得到了1940年代前民用汽车工业的发展陷入了停顿。不过二战前的各种基于“最小阻力体”概念诞生的设计流派慢慢开始汇聚并孕育出了一种名为“浮桥式”的设计并在二战后的很长一段时间里成为了车身设计的主流。

第四阶段：成熟与进步（1960年代至今）

随着科技的进步和空气动力学研究的深入汽车空气动力学进入了一个快速发展的阶段各种流线型设计和低风阻概念开始在汽车设计中得到广泛应用。各大车企也不再仅仅依赖借鉴或者从其他领域寻找灵感而是开始独立进行研发和创新使得汽车空气动力学的发展更加成熟和多元化。在这个阶段无论是轿车还是跑车SUV甚至是卡车都能在设计上找到空气动力学的优化措施以获得更好的燃油经济性能和行驶稳定性同时各种创新技术也不断涌现使得汽车空气动力学的前景更加广阔。