這是「地面的賬本」的第一篇。
寫飛機也已經寫了一段時間了,從波音寫到空客,從麥道寫到通航,后臺的留言和私信里時不時能看到有朋友問汽車的事。
"能不能聊聊汽車?""F1能不能寫一篇?""改裝車的空氣動力學你懂不懂?"這類話題我看了不少。但是一直沒動筆,不是沒興趣,是沒找到一個自己真正精通的角度去往深了聊。我不想寫那種"改裝魚鰭沒有用哦"的淺層科普,那不是我該去寫的東西。
直到上周,一條私信讓我有了興致。那位朋友問了一個非常具體的問題:
"能不能請您科普一下——為什么性能車甚至跑車的側裙都沒有魚鰭?而后市場改裝的側裙和后包角大部分都有夸張的魚鰭?改裝件設計位置不合理的話,對原車有什么影響?"
我盯著這條私信看了兩遍。
這個問題,換一套術語來說,就是我一直在寫的東西,流動分離與邊界層控制。在飛機上,這叫翼面失速;在賽車上,這叫擴散器失速。兩者都繞不開同一個物理困局,氣流只要貼不住該貼的表面,原本設計好的壓力分布就會崩掉。外面套的殼不一樣,里頭惹的禍還是同一種。
這就是我一直在找的角度。所以花了一周時間,翻了不少論文,反復扒數據、查風洞報告,認認真真地把這件事掰開了說一說。先從今年3月的F1上海站開始,一路聊到你家車庫里那臺車。
一、上海,1.17公里直道上的"變形"
2026年3月15日,上海國際賽車場。
奔馳車隊的意大利小將安東內利(Kimi Antonelli),在這條擁有整個賽季中最長的1.17公里直道的賽道上,拿下了個人F1生涯的第一場勝利。19歲,史上最年輕桿位,也是20年來首位贏得分站冠軍的意大利車手。他的車隊隊友拉塞爾緊隨其后,奔馳包攬前二。
但是那天真正讓我驚掉下巴的,是賽車在進出彎道的一瞬間突然就變形了。
今年是F1有史以來技術變革最劇烈的一個賽季。新的動力規則把內燃機和電驅的功率占比直接拉到了五五開,燃油進一步縮減,電驅一躍成了左右直道節奏的半壁江山。
這帶來一個致命的物理問題就是電不夠用。
工程師們管這叫"Clipping"。電池還有電,發動機也在轉,只是賽車每圈能調用的電驅能量有了上限。長直道中后段如果還扛著高下壓力帶來的巨大風阻往前沖,電機助推會被迫削弱甚至是退出。引擎聲還在吼,推背感突然就沒了,尾速肉眼可見地掉下來。
那具體怎么辦呢?他們想了辦法,讓賽車學會"變形"。
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圖1:2026年賽車底板和車尾氣動示意圖。
直道模式與彎道模式
2026年的新規取消了用了十幾年的DRS(那個只有追車時才能打開的后翼減阻裝置),換上了一套主動空氣動力學系統,每位車手每一圈都能用:
直道模式:前翼和后翼上的活動翼片同步打平,整車風阻會瞬間降低三成以上,用最少的電跑出最高的尾速。
彎道模式:在接近彎道前,前后翼片同步收回高攻角狀態,下壓力全部恢復,把車給牢牢按在賽道上。
能動不稀奇,這套系統的命門就一個重點——同步。
如果前后翼不同步會怎樣?
想象一個災難場景:高速直道上后翼已經打開了(減阻模式),但是前翼的驅動電機出了故障,卡死在彎道模式的高攻角位置,收不回來了。
那接下來會發生什么?我研究后發現,這會讓車尾會變得極度不穩定。
后翼打開了,后軸頭上的下壓力沒了大半;前翼還在死命地把車頭往地上摁。整車的壓力中心(所有空氣壓力的合力作用點)會瞬間大幅前移,遠遠偏離車輛的物理重心。
后軸就像一架被拆掉尾翼的飛機,看著還在飛,但只要一陣側風或是一個輕微的方向修正,就足以讓它徹底失控。車手怕的不是下壓力少了,怕的是前后軸突然不按原來的比例進行工作了。
這個概念,是整篇文章的鑰匙。請記住它:
前后下壓力的比例關系,也就是所謂的氣動平衡,永遠比下壓力有多大更重要。
后面講到改裝件的時候你會看到,很多人花大價錢往車上貼的那些東西,恰恰把這個平衡給打破了。
二、保時捷是怎么做的
好,現在回到公路。
F1已經把氣動平衡推到了毫秒級的極限。量產車雖然沒有那么夸張,但是工程邏輯還是一樣的,可以少要一點下壓力,但前后軸的抓地力分配不能亂糟糟的。
如果說F1是空氣動力學的最高殿堂,那保時捷911 GT3 RS(992這一代)差不多就是量產公路車的氣動天花板了。
這臺車的空氣動力學套件是在魏薩赫研發中心的航空聲學風洞里給慢慢算出來的:
超過1500輪CFD數值模擬(計算機模擬流場)
超過250小時的實車風洞吹掃測試
出來的結果是這臺量產,到掛牌,到能合法上路的車,在285 km/h極速下能產生860kg的下壓力,相當于自重的六成,等于在車頂憑空壓了一臺Smart。在200 km/h的時候是409kg。
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圖2:911 GT3 RS 在魏薩赫風洞中做氣動驗證。量產車的能用,來自整車系統驗證。
這還不算什么,真正讓我覺得變態的是保時捷的工程師在一些看似微不足道的細節上體現出的系統思維。
為了裝兩片翼,廢掉前備箱
傳統的911在車頭兩側和中間一共會塞三個散熱水箱。GT3 RS的工程師做了一個非常瘋狂的決定,他們把三個水箱合并成一個大號的斜置中央散熱器,直接懟進了前行李艙。
前備箱都沒了,旅行箱?就別惦記了。
為什么?因為拆掉兩側水箱之后,車頭兩側騰出了空間。這塊空間被用來安裝電機驅動的主動前翼片,兩片能在0.3秒內旋轉超過80度的碳纖維小翼,根據車速、轉向角和縱向加速度實時調節車頭的下壓力。
車尾那片巨大的天鵝頸懸浮式尾翼呢?和前翼片進行嚴格聯動。前面壓多少,后面必須跟著調多少,始終維持前后的氣動平衡。
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圖3:GT3 RS 的尾翼,擴散器和車尾導流結構。單個零件好不好看,關鍵是前后軸一起算賬
連保時捷都不是簡單地往車上多貼兩片翼就完事。他們為了給翼片騰出物理空間,可以說是把整套散熱系統的架構推翻重建了。
這么一看,前備箱是沒了,但是氣動平衡有了。
連懸掛擺臂都在干活
但是保時捷讓我服氣的,還不止于此。
普通汽車的前懸掛擺臂就是兩根圓管,掛在底盤下面,氣流經過的時候會被它們搞得亂七八糟。
GT3 RS的前雙叉臂懸掛呢?擺臂被做成了水滴形截面,原理和飛機機翼的剖面一樣。
就這幾根擺臂,在300 km/h下能為前軸額外貢獻40kg的下壓力。同時還能一定程度的梳理流向車底的氣流,從而減少紊亂。
連一根懸掛擺臂,都被納入了整車氣動系統的一部分。
這就是我想說的核心觀點,真正的空氣動力學是一門系統集成的學問。
我們不能往車上貼一塊碳纖維板、開幾個孔,就管這叫“領先的空氣動力學”。保時捷連底盤下面一根我們根本看不見的擺臂,都要服務于整臺車的氣流。
車頂上兩道不起眼的棱線
再說一個細節。GT3 RS的車頂兩側各有一道碳纖維的縱向凸起,不仔細看我們根本注意不到。
中央散熱器的熱空氣會從前機蓋上的出風口排出,然后沿著車頂往車尾方向流。911的發動機裝在車尾,進氣口也在后面。這股滾燙的廢熱要是被尾部進氣口吸進去,進氣溫度會升高,空氣密度會跟著降低,發動機的功率就會大打折扣。
所以這兩道棱線的作用是把熱空氣強行向兩側推開,只讓冷空氣進入發動機。
一個車頂上肉眼幾乎看不見的小細節,也是整車熱管理和進氣效率的一環。這種精細是怎么來的?一臺車,一座風洞,1500輪模擬和250小時實測,一個細節一個細節迭代出來的。
這還只是空氣動力學這一項,算上碰撞認證,耐久標定,排放測試,極寒極熱標定這些,一臺車從圖紙到量產要過的關多到讓人發指。百年車企出一臺車就是這個節奏,不是一年出足夠多的新車款式的能干出來的活。
三、回到最初的問題:原廠跑車的側裙為什么沒有魚鰭?
鋪墊完了,現在來正面回答文章開篇的問題了。
第一層:原廠用更聰明的方式解決了同一個問題
改裝側裙上的魚鰭,理論上想解決的是什么?
是前輪高速旋轉時甩出的亂流。輪胎踏面碾過地面的瞬間,接地區域前方的空氣被強力擠壓,無處可去,只能往兩側橫著噴出來。這股貼著地面竄出的氣流方向非常亂,損失也很大,幾乎沒法被底板拿來干正經活。有一個正經名詞管這叫Tyre Squirt,我們可以把它理解成輪胎甩出來的一口“老痰”。
這口“老痰”要是沖進車底的擴散器通道,會打亂擴散器內原本有序的氣流擴散減速過程,氣流貼不住擴散器壁面就會發生剝離,專業術語叫失速。擴散器只要失速,車底原本靠底板收縮、地面效應和擴散器壓力恢復共同維持的低壓結構就會崩壞掉。后軸下壓力可能突然塌掉一截,車手也會毫無預警。
改裝魚鰭想做的,就是在側裙外面豎一塊板子擋住這股亂流。
原廠性能車也用豎板和導流片,快車上到處都是小板子。但每一塊板子在裝上去之前都經過整車風洞驗證,知道自己替誰干活。我們以GT3 RS為例:
前翼子板上開百葉窗:在前輪拱正上方開一排孔,利用外部低壓氣流像抽油煙機一樣,把輪胎高速旋轉時在輪拱里堆起來的高壓空氣往上抽走,不給它溢到側裙區域的機會。
前輪后方做大面積切口加導流板:輪拱后部直接切掉一大塊,裝上弧形的導流板,把前輪甩出的紊流在源頭就向外側送走。
翼型擺臂:在底盤進氣口附近梳理氣流,減少紊亂氣流進入車底的概率。
這套方案的邏輯是什么?
治未病(黃帝內經老話,高明的醫生治的是還沒發的病)。在亂流產生的源頭就把它管住,不是等它走完半個車身、把底盤的氣流攪得一塌糊涂之后,再在側裙末端豎一塊板子亡羊補牢。
第二層:法規不允許
全球主要汽車市場(歐盟、中國、美國)的碰撞安全法規對車身外部凸出物有非常嚴格的限制。
核心原因是對行人的保護。
側裙上那種大尺寸的垂直魚鰭,位置剛好在行人小腿和膝蓋的那個高度。只要發生碰撞或是刮蹭,硬質的刀刃狀凸起會像開罐器一樣割傷行人的腿。所以量產車外飾件的邊緣倒角和曲率半徑都是有嚴格的安全標準,鋒利的側裙魚鰭從法規層面就被排除了。
另外,多出來的魚鰭增加了迎風面積和風阻。對于必須通過WLTP油耗循環或是新能源車續航測試標準的量產車來說,每多出一點不必要的風阻系數,都意味著一整批車在認證線上的風險。工程師是不會為了這種好看去冒這個險的。
第三層:改裝魚鰭裝在了錯誤的位置
這是最狠的一層。
在F1賽車上,如果要攔截輪胎甩出的那些臟氣流,擋板應該裝在哪里?
一般是裝在后輪的前方。
在臟空氣還沒有灌進擴散器之前,就用底板邊緣的切口和垂直小擋片把它攔住,然后給它偏導出去,先下手為強。
而我們在后市場改裝的那些后包角魚鰭,裝在哪里?
居然是后輪的后方。
輪后方的豎向翼片在完整的賽車系統里可能有用,配合底板和擴散器一起工作,參與整理輪后尾流。
但是如果單獨把它拎出來,貼到一輛原本沒有為它設計底板和擴散器的車上,性質一下就變了。
它到底是在導流還是在添亂?我們不知道,可能賣我們這東西的人也不知道。說難聽點,就是事后在現場拉警戒線,該攔住的亂流早從前面灌進去了。
更麻煩的是這些沒經過整車風洞驗證的魚鰭在高速下還可能在擴散器出口制造額外的紊亂回流。本來擴散器還能勉強工作,這魚鰭一裝,出口的壓力恢復反而被干擾了。可怕的地方在于我們根本不知道它從什么時速開始來幫倒忙。
我們在高速上變一次道,車尾輕飄飄的那種感覺,可能就是這么來的。
四、兩個世界的差距
把前面說的拉到一起看,原廠工程師和后市場改裝件之間的差距就很清楚了。
前輪亂流怎么處理?原廠會在源頭就想辦法管住,百葉窗抽壓,翼子板切口導流;后市場不管源頭,在側裙末端豎板子完事。
后輪亂流怎么擋?原廠在后輪前方設擋片,先下手為強;后市場在后輪后方裝魚鰭,事后拉警戒線。氣動平衡怎么保?原廠前后翼嚴格聯動,壓力中心始終穩定;后市場只改一頭或是一側,平衡直接亂掉。
那驗證靠什么?原廠是1500輪以上的CFD模擬加250小時的風洞實測,風洞里用的是滾動路面和旋轉輪胎來消除地面邊界層誤差;后市場基本靠設計師目測和效果圖來渲染。
側裙魚鰭用不用?原廠不需要,用內流道和空氣簾就解決了;后市場大量使用,主要追求視覺的沖擊力。法規過不過?我不知道,反正原廠必須通過行人保護、油耗和續航的認證。
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圖4:移動地面風動系統。汽車風洞不能只吹靜止的地面,輪胎和地面的相對運動都要模擬進去。
五、那改裝魚鰭到底有什么用?
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圖5:單帶、三帶、五帶滾動路面示意圖。
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圖6:三帶和五帶滾動路面示意圖。
寫到這里可能有人會問了,那些改裝件商家為什么還要做魚鰭?
最直接的原因就是視覺了。垂直魚鰭能讓車看起來更寬、也更低趴、更有所謂的蝙蝠俠戰車的味道。
GT3、DTM賽車上確實有類似的翼片結構,但是那些賽車有完整的全平底板、巨型擴散器、精密的前翼導流,是一套從車頭到車尾完全閉環的氣動系統。拿走其中一個零件裝到家用車上,就像把戰斗機的進氣道貼在電動自行車上,形似神離。
還有一個原因很少有人說,就是遮瑕。很多后市場側裙屬于是通用型的,要適配不同軸距的車。末端的魚鰭一般是單獨安裝的,可以通過調整位置來掩蓋裁切不工整的邊緣,或者彌補不同車型間的尺寸差異。說白了算是一種工業妥協吧。
至于局部導流,側裙廠商也知道前輪會甩亂流,但他們沒有能力重構整車流場,只能在側裙上加一排魚鰭勉強擋一擋。效果有沒有?也許有一丁點。那代價呢?帶來的風阻增加、風噪惡化、氣動平衡被打亂,這筆賬他們應該不會給我們算。
六、不合理改裝最壞能壞到什么程度?
設計位置不合理的話,對原車有什么影響?
最直接的影響是氣動平衡失調。只改車尾不動車頭,或者反過來,前后軸的抓地力分配就被改寫了。高速穩定性變差時,我們可能感覺到轉向中心感變弱了,側風會讓我們更敏感,變線后車尾也會收得不干凈。當然,胎壓、四輪定位、避震衰減和底盤老化松散通常都比一塊裝飾件更值得先排查。但是如果這些都排除了,就該想想是不是有人動了前后軸的氣動平衡了。
然后是風阻。那些突出在車身外面的魚鰭,每一片都是暴露在氣流中的阻力源。風阻和速度的平方是成正比的,在城區里我們可能感覺不到,但是跑到120以上,哪怕是很小的風阻增量也會被速度放大。對電動車來說應該是很敏感的,高速本就是續航最緊張的工況,多出來的阻力只會讓一些數字變得難看,但是我沒去多研究這個,有懂行的朋友可以評論區補充一下。
還有一種情況很少有人提,如果改裝側裙的前端沒做氣動校準、外凸得太多,它反而會像一把鏟子,把前輪甩出來的臟氣流重新鏟回底盤下方。本來前輪的亂流是向外走的,但是側裙一攔就全灌進了車底了。原廠底盤下方本來就沒多少吸力,這下連僅有的一點可能也保不住了。
最后是最重要的安全問題。很多便宜的改裝件靠雙面膠或是幾顆自攻螺絲固定。那些外凸的魚鰭在120以上的高速下承受著持續的氣動載荷,時間長了會震顫,發生變形,可能向下彎折刮輪胎。最壞的情況是整塊脫落,在高速公路上可能會給后車埋下“安全隱患”。
最后
我平時寫飛機的時候有個原則和理念就是空氣不認你的大logo。
不管你是一架造價3億美元的A350還是一臺3萬塊的家用車,空氣對它們施加的力學法則都是完全相同的。伯努利方程不打折,流動分離也不看品牌。
保時捷的工程師為了在車頭裝兩片主動翼,把前備箱廢掉了,把散熱系統的架構從頭重建了,連懸掛擺臂的截面形狀都重新設計了。經過了1500輪模擬,250小時風洞試驗,最后把每一根暴露在氣流中的零件都納入了同一個系統。
在某寶上花個199塊錢買一對"通用碳纖維側裙魚鰭",拿雙面膠往車上一貼,你覺得能獲得"同等的空氣動力學增益"嗎?
我們當然可以為了好看往車上裝東西。只是別覺得裝上了就真有賽車的功能,好看是好看,只是空氣不這么認為。
預告
這篇算是我第一次正經拆汽車,汽車空氣動力學和航空的底層邏輯幾乎是同一套東西。如果你們對這類跨界拆解有興趣,后面還有兩個選題在醞釀:
1、F1那堵"看不見的墻":賽車底板邊緣的渦流是怎么替代實體側裙的?從1970年代蓮花賽車的滑動裙板講到現代F1的渦流氣簾,中間還有好幾條人命的安全血淚史。
2、保時捷的空氣剎車:GT3 RS在300 km/h緊急剎車的時候,前后翼片會在0.3秒內同時豎起來充當減速板,原理和飛機著陸時打開擾流板幾乎一模一樣。
覺得這篇還行的話,點個關注或者留個言,我好知道后面該不該繼續寫。
地面的賬本:拆解復雜系統的病理報告。
參考資料與論據來源:
保時捷911 GT3 RS (992) 技術白皮書與魏薩赫風洞數據(PCA, Porsche官方發布)
Wolf-Heinrich Hucho 經典教科書(Aerodynamics of Road Vehicles)
Joseph Katz 教授(Race Car Aerodynamics: Designing for Speed)Kyle Forster (Kyle.Engineers) 前 Mercedes AMG F1 氣動工程師的CFD流場解析
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