正如空氣它悄悄地來，只負責搞破壞——全新馬自達MX-5空力解說！
感覺空氣動力學這一領域在國內車迷裡邊屬於被邊緣化的東西，網上也鮮有相關的文章，這也難怪，畢竟它看不見摸不著。這段時間正好馬自達在國內推出了RF，趁這一波熱潮，趕緊來蹭個流量。這次關於MX-5（ND）的空氣動力學將由兩位馬自達的工程師來負責解說！
工程師簡介
大平洋樹
馬自達股份公司
車輛開發本部
車輛實驗部
熱、流體機能開發組高級工程師
高松仁
馬自達股份公司
車輛開發本部
車輛開發推進部
副主查
空力開發要把車輛作為一個整體來考量，要讓空氣順利地流過車輛表面，如果你開車的時候打開窗戶，這都會對空力會產生負面影響。
根據車速和駕乘空間容積，在打開窗戶的情況下駕駛，很多時候都會導致油耗增高。但即使是這樣，敞篷車也要敞著篷駕駛。
因為敞篷才是敞篷車最大的魅力，在考慮到所有的空力要素後，開發出來的產品能讓人體驗到風之樂趣並且還能滿足空力性能，這是敞篷車開發的難點，也是敞篷車的一大賣點。
ND的最終開發目標是敞篷狀態下的空力性能，要讓開篷狀態下的空氣流動帶給駕乘者舒爽的感覺，同時也要帶來良好的空力性能。
雖然現在我們已經掌握了各種各樣的空力知識，但是在第一代MX-5的時代，我們還不具備這些知識，只能優先提高車輛側面的空力潛力，按照設計方案提高空力效果，優先製造出接近理想狀態的形狀，形狀是否理想就通過Cd（風阻係數）來反映。
側面的空力潛力就是車輛正面投影面積A乘以Cd，即CdA。只要汽車一開動，空氣就會變成風，而車輛正面撞風面積最大，所以要讓行駛中的汽車的最大斷面積（正面投影面積）部分的空氣流到其它地方去。時速100km/h時承受的風壓和站在27.8m/s暴風中承受的風壓是一樣大的。如果製造一個最大斷面積（正面投影面積）2.5平方米左右的立方體，它的前端部分會承受很大的風壓。所以汽車從前端的斷面積會逐漸慢慢增加到最大斷面積，也就是車體呈流線型。
另一個重要的指標就是Cl（升力係數）。進入車底的空氣會撞在車底各個凹凸的部分上，產生把車輛抬起來的力量（這裡工程師想表達的是空氣撞到凹凸部分導致空氣無法快速從車底排出，而車頂上的空氣流速又比車底的快，這會導致車底壓力高於車頂壓力引生升力，參見伯努利原理）。如果不抑制住這種升力，會對車輛的操控穩定性產生不良影響。當然，從第一代MX-5開始我們就比較注意Cl係數，但是真正積極處理車底空力形狀是從第三代MX-5開始的。
空氣如果能從車底對穿對過那是再好不過了，不會引發任何問題。但現實往往不能如你所願。特別是前/後輪拱，因為輪拱的形狀是凹進去的，空氣會一個勁兒往輪拱里流。如何取得前/後半軸位置的Cl平衡 ，是操控穩定性的關鍵。
下圖是第一代MX-5到第四代MX-5的Cd、Cl、側面形狀的空力潛力的對比圖。可以看出空力處理的傾向，這一傾向表明隨著計測、解析技術的進步，解開了以前不懂的問題，沒注意的問題也逐漸進入了視野，就是從這裡開始，空力設計得到了進步。（圖中的隧道背頂是RF獨有的車頂形狀，普通硬頂是設計階段的產物，量產車沒有）
Cl對操控穩定性影響很大。升力變大會減少輪胎和地面的接觸面積。同時前/後輪的Cl平衡會對轉向不足/轉向過度特性產生影響。從上圖可以看出來，整體的Cl係數在下降的同時故意把前輪的Cl設計得比後輪Cl低，故意把車輛設定為輕微轉向不足的特性。ND的前輪Cl略微低於後輪。
行駛時的風阻等於Cd×A（正面投影面積），斷面積小可以改善空力性能。歷代MX-5都致力於降低Cd，但是新款MX-5因為車尾很短，所以側面的空力潛力降低了，雖然為了彌補損失，使用了各種方法來改善，但是效果還是沒有NB到NC時那麼好。
第一代和現在的外形不同，新款車尾很短，車架更緊湊，這是輕量化跑車的根本。但是過短的車尾會對空力造成負面影響。把輕量化和緊湊做到極致帶來的後果就是車底的空力處理更加有難度了，這也是新款MX-5要挑戰的兩個部分。
外形設計師只負責把想像力變為實物，但是，空力性能和外形設計常常相反，要取得一個折中點可不是一件容易的事情。
新款MX-5的車身和駕駛艙的空力通過最新的解析技術得到了提升。車底的處理比起NC有了更進一步的提高，設定了能讓空氣順利流向車輛後端的「車底空氣流路」，同時盡量避免車底凹凸不平，這是整體的設計思想，特別是車尾我們花了更多的工夫。
首先是前保險杠，NC的前保下的整流板略微向前突出，而ND的時代加入了行人碰撞保護法規，為了不讓行人受到撞擊後，頭部直擊前擋風玻璃下方的堅硬區域，在前保上增加了一個擋腳板。在擋腳板的後邊還有一個變流板（deflector )，阻止空氣直擊輪胎（因為會產生亂流）。擋腳板的出現也影響了車底的氣流，所以在擋腳板上開了一個通風孔。
通風孔的後邊安裝有變流板，阻止空氣進入輪拱內，但是擋腳板阻礙了變流板前部空氣的流動，所以我們將撞到前保後的一部分空氣引流到了車底。
這就是一個典型的空力案例，即使一個很不起眼的小東西也會對空力產生影響。空力就是這麼敏感纖細的工程。
提高前面的冷卻性能也是一件重要的事情，創馳藍天的高效率發動機的發熱量也比以前的發動機高，必須要對其進行冷卻。以前的對策通常是換個大水箱斜置在機艙內，但是ND車身前端低矮，發動機艙狹小，沒有辦法放置大水箱，所以採用了讓空氣全面分散在水箱上提高冷卻效率的導風管。
接下來是車輛側面，為了在敞篷時讓駕乘者感受到風的舞動，我們對前擋風玻璃傾斜角及曲率、A柱的曲率、前擋風玻璃上端位置（header），車門窗下端的線（shoulder）、後備箱蓋的高度等要素的平衡性作了精細的調整。和前三代相比，下邊梁外側更加和車身線條融為一體，側面的空氣流動也變得順暢。為什麼要對平衡性做這麼精細的調整？因為就像剛才文中提到的，更短的屁股以及向後移的前擋風玻璃上端是促使我們這麼設計的原因，車身後部的空力處理更難了。
通常情況下，會抬高後備箱蓋的高度，讓通過前擋風玻璃上端的空氣落到後備箱蓋上，但是設計部門絕對不會允許這麼做，因為關著篷的時候還沒什麼問題，一旦敞篷的話，風會大量流向駕駛室內（開過敞篷的人應該知道這是啥感覺），所以我們才做了各種精細的調整。
當然，也可以把主副駕後面的擋風板做大一點，這樣也可以減少風卷進駕駛室，但是開敞篷車的感覺就會被削弱了。所以ND的擋風板上有很多小的開孔，通過孔的大小來控制風量，這樣就能舒服地享受風從後面卷進駕駛室的感覺了。
空力開發組所推薦的駕駛方法是把車窗降下去，然後把擋風板立起來，這樣就能感受到風從肩部及胸口處掠過，車門反光鏡的位置和形狀都是為了保證風能吹到肩部而設計，另外還有就是為了能夠降低風噪。
通過對前擋風玻璃、車輛側面、後備箱蓋、車門內飾板形狀、擋風板等等部分進行改進，改善了敞篷時風捲入車內的不快感，這是控制了所有風的流向的結果。
NC的安全帶抽出口的開口部朝向正面，在這裡會發生渦流引起風噪。ND則是朝上並略微向後收縮，這樣不僅能夠降低風噪，還不影響取拿安全帶的便利性。
仔細觀察後背箱蓋，可以看到後備箱蓋後端略微上揚，這是要控制氣流的剝離點。後保險杠的形狀也是為了讓車底的空氣能夠順利的排出來，這也使得尾燈周圍的設計更向後方靠攏。通過不斷改進細節的空力處理，來控制整車的空力。而且各個細節的空力也相對保持了平衡。
車底也有很多亮點。前面已經提到了「車底空氣流路」，就是按照我們空氣會按我們設計的方向流動，並不是歐洲車那種用底板把車底全部封起來，我們不這麼做的原因在於車身結構過於緊湊。
我們也有用底板把車底封起來的方案，但是這麼做反而會帶來不好的效果。首先我們要讓發動機的熱量被空氣帶走，如果車身不像這麼緊湊的話，找個地方設計一個通風管就好了，不過ND車身太緊湊了，沒有多餘的空間來設置通風管。於是，我們讓空氣從沒有底板的部分流出去，順便冷卻後方的差速器。由於中央通道（放傳動軸的部分）斷面積太小，無法引導空氣流向，所以通過縱方向放置底板把空氣引向差速器。
單從空氣動力學來說前保險杠沒有開口部是比較好的，但是因為要冷卻水箱，所以需要開口部。主動進氣格柵開發階段也考慮過，但是因為會增加前懸重量，對操控有影響，所以放棄了，圖片的主動進氣格柵是愛信製造的。
由於中央通道斷面積太小，無法把空氣引向差速器，所以在不讓車底發生亂流的情況下，追加縱置底板，形成「車底空氣流路」並順便冷卻差速器。這也是ND車底空力設計絕對無法妥協的部分。
車輛後部的消音器阻礙了「車底空氣流路」，由於後備箱容積小，消音器也沒法往上挪，消音器的前面又並排著油箱和排氣歧管。只有通過改變底板形狀來調整「車底空氣流路」，同時取得各方面的平衡。
NB時代我們就知道進入車底的空氣會對車輛產生影響，但是那個時候由於認知所限，沒有太好的辦法。而通過底板來改變車底氣流是從NC時代開始的，到了ND又更進一步了，車底這一塊真是付出了很多辛勞。
最後就是RF了，那種獨特的車頂形狀叫做隧道背頂，等於是去掉玻璃的溜背造型，空力專用設計。
軟頂和RF的後備箱高度都是一樣的，RF車頂後部，後窗玻璃的頂端處的高度略微低於軟頂，這是為了減少車輛後端發生的渦流，但這又會微妙地改變後輪的Cl。從前後輪Cl平衡來看，前輪的Cl會減少。所以我們在前輪變流板和進氣格柵中央靠後的部分增加了一塊擾流板，這個擾流板只有RF才有，軟頂沒有。
軟頂的打孔擋風板在RF上換成了透明的有機玻璃。因為RF打開後窗會有大量空氣捲入室內，所以使用了加大的擋風板。另外打開車門窗的時候，B柱內側的空氣會在駕乘者的臉部附近形成渦流，讓人不舒服，於是通過改變B柱內側飾板的形狀來解決這一問題。
車輛上部的氣流會對車底產生影響，比如某一處發生了改變，那麼首先要做的就是掌握這個改變會對多大的範圍產生影響，空力開發的難點就在這裡。RF左右兩側傾斜的B柱和開頂（targa）融為一體，這也使得RF車輛後部的空力和軟頂完全不同，RF可以說是通過空力開發部門和製造部門的努力實現了外形設計部門這一帥氣的外形。順便再說一句，ND這一代MX-5的空力處理用Cd來說的話，就是小數點3位後的開發，把各個部分的0.001的Cd加起來才實現了整體的Cd改善，ND的空力開發正是以這種腳踏實地的方式進行的。
全文完！
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