你知道吗？卡车的空气动力学系数比一级方程式赛车的更好。

没错，这篇文章的标题是正确的：卡车的空气动力学系数比一级方程式赛车更好。你每天开的汽车也是如此。对于不熟悉空气动力学基本原理的人来说，这可能听起来很令人惊讶。但这是有其道理的。而且，即使你不相信，它也比你想象的要容易理解。

卡车的空气动力学系数比一级方程式赛车更有利，但一级方程式赛车的空气阻力更小

要理解这一点，首先要了解一些关键概念，并且不要混淆空气阻力与空气动力学系数。为了让你有个大概的概念：卡车的空气动力学系数在0.6到0.7之间，不过也有例外，比如宣称风阻系数（Cx）为0.36的Tesla卡车；而一级方程式赛车的系数约为1，普通量产轿车的系数一般在0.30左右。这个系数越低，空气阻力就越小，性能也就越好。

不过，空气阻力还受其他因素影响。关键就在这里：卡车的空气动力学系数比一级方程式赛车更有利，但一级方程式赛车的空气阻力更小。下面我们来详细看看。

空气阻力

空气阻力是某物体（这里指汽车、卡车……或一级方程式赛车）在空气中移动时所受到的、与运动方向相反的力。它的计算有一个公式，但你不必记住。只需知道，它是空气密度、物体迎风面积、空气动力学系数以及物体相对于空气运动速度的平方的乘积。

由于我们是在比较不同物体，此处空气密度和速度并不影响比较。只需记住：物体的最终空气阻力取决于多种因素，其中包括空气动力学系数和迎风面积，即物体迎着风的面积。两者与空气阻力都成正比。

空气动力学系数

空气动力学系数，也称为风阻系数，是一个无量纲数（即没有单位），与特定表面相关，用于衡量物体在流体介质（本例中为空气）中运动时的阻力，与一个能够完全阻挡气流的物体相比较而言。

一面与气流垂直的墙壁，其空气动力学系数Cx=1。一块与气流垂直的平板，由于板后的气流效应，其Cx会超过1.2。因此，汽车空气动力学中尾部设计非常重要，仅通过改变这一区域，不同车型的Cx就会有所不同。

正如我们已经指出的，Cx越低，空气阻力就越小，性能越好。其他几何体的空气动力学系数示例：球体为0.47，锥体为0.50，立方体为1.05。回到开头提到的内容：普通量产汽车的空气动力学系数Cx在0.25到0.30之间；卡车约为0.7；而一级方程式赛车在裸露车轮和可调尾翼的情况下，在蒙扎等赛道上比赛时约为0.7-0.8，在摩纳哥赛道上则可高达1.2左右！

现在我们只关注车辆运动方向（X轴）上的系数，但还存在横向（Cy）和垂直（Cz）的空气动力学系数。虽然这与我们的讨论并不直接相关，但需要知道：一级方程式赛车会牺牲Cx来获得较高的Cz（产生下压力），这是通过调整尾翼配置实现的。因此，在“高速”赛道上，由于需要较小的下压力，一级方程式赛车的空气动力学系数比在低速赛道上更优；在低速赛道上，空气阻力影响较小，但需要车辆“贴地”，有利于过弯。

迎风面积

迎风面积是这个公式中最容易理解的术语：它指的是物体在前进时必须推开的空气面积，换句话说，就是从正面看到的面积。对于车辆而言，这里涉及车身尺寸，也包括后视镜、轮胎等部件。

一辆轿车的迎风面积约为2平方米。一级方程式单座赛车的迎风面积约为1.4平方米。现代卡车的迎风面积约为8-9平方米。显然，在获得大内部空间方面最有效的形状（对于卡车来说是箱式结构）在空气阻力方面效率最低，因为它的迎风面积最大。

为了改善空气动力学性能，卡车会使用例如车顶导流板。这些导流板不改变迎风面积，但能改变空气动力学系数。对于像奥迪 e-tron 这样的量产汽车，用虚拟后视镜替代传统后视镜，既减少了迎风面积，又改善了Cx，一举两得。

在谈论空气动力学时，另一个重要问题是车辆尾部的设计，它几乎与前部同样重要，因为需要让气流平顺地流过车身，并从尾部快速、顺畅地“排出”，避免产生导致空气动力学性能下降的涡流或不同速度的“气层”。不过，我们不会在此深入讨论这一点。

卡车、一级方程式赛车与数学

理解了这三个概念，就更容易理解解答本文标题的公式了。仅凭物体的Cx并不能说明太多问题，除非它与迎风面积相结合。

在空气动力学系数相同的情况下，迎风面积较大的物体会有更大的空气阻力。这也是为什么在相同功率下，SUV的油耗比轿车更高：SUV的Cx可能相当，但其迎风面积更大。

我们已经看到，一级方程式赛车的空气动力学系数确实比卡车更不利。然而，它的空气阻力却更小，因为空气阻力与空气动力学系数（Cx）和迎风面积（S）的乘积成正比。如果把这个乘积称为SCx，一级方程式赛车的SCx约为1.4-1.5，而卡车的SCx大约是一级方程式赛车的4倍。尽管卡车的空气动力学系数更有利，但它的空气阻力更大。

另一个有趣的问题是引入速度因素。如你所记，我们说过空气阻力与空气密度、SCx以及速度的平方成正比。你可以使用计算器，看看卡车以其最高速度（约100 km/h）行驶时，与一级方程式赛车以三倍于此的速度行驶时，各自需要克服的空气阻力差异。

在此我还要告诉你，空气阻力、速度与功率之间也存在一种关系，值得了解。具体来说，克服某一空气阻力所需的功率与速度的立方成正比，而非与速度成正比。因此，一辆空气动力学性能较为“普通”的汽车仅需约150马力（CV）即可达到200 km/h；而如果要在不改变空气动力学的情况下将最高速度提高一倍，则需要将功率增加6倍以上。不过这已是另一个话题了，可以留待下一篇文章讨论。