对话 | 新形势下汽车空气动力学发展的机遇和挑战

2018年9月5日-7日，2018汽车空气动力学分会学术年会在上海成功召开！本届年会紧扣主题“创新发展，气动崛起”，策划了“创新发展专题论坛”品牌活动，邀请了10位来自企业、高校、科研机构的行业专家和领导围绕汽车空气动力学领域热点、焦点、难点话题展开互动式研讨。本期分享议题二“新形势下汽车空气动力学发展的机遇和挑战”研讨实录。

创新发展专题论坛议题二“新形势下汽车空气动力学发展的机遇和挑战”由同济大学风洞中心主任杨志刚教授主持，上汽技术中心副总设计师兼设计部总监邵景峰先生，一汽造型设计院空气动力学总监孙少云博士，中国汽研汽车风洞中心首席专家朱习加博士，吉林大学汽车工程学院张英朝教授担任互动嘉宾。
 


以下为论坛互动研讨实录

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

各位同行，大家下午好！非常高兴主持论坛第二个议题的讨论。这个议题是“新形势下汽车空气动力学发展的机遇和挑战”。什么是“新形势”呢？第一个新形势，从技术的角度来看，那就是国家工信部5升油的油耗目标，这是非常重要的新形势；在第一个议题里余卓平老师提到的汽车电动化和智能化，这也是汽车行业的新形势。在这个形势下，汽车空气动力学领域将会呈现哪些问题和机遇，不管是从产业的角度、学理的角度、还是产品实现的角度都是值得探讨的。
第二个新形势就比较具体了，从2009年到现在为止，同济大学的风洞一直是国内唯一一家专用的汽车风洞。但是这个现状到今年年底或者明年就会有明显的变化，这个也将是国内汽车空气动力学发展的新形势。在这个新形势下，怎样去做才能更好的促进国内汽车空气动力学的发展，进而支持车企提升汽车产品的汽车空气动力学性能，这是需要探讨的另一个问题。
今天就聚焦这两个问题来跟各位嘉宾互动，第一个问题，油耗的要求和汽车电动化、智能化趋势下，为了实现汽车产品空气动力学性能提升，车型研发人员应如何去考虑和行动？发言嘉宾中有上汽的邵总监，尤其是你作为造型总监，如何看待这件事，给大家分享一下。

发言嘉宾：邵景峰先生
上汽技术中心设计部总监

很高兴受邀参加这个活动，我会谈一些关于空气动力学商业价值的创新思考，也是在汽车四化背景下，尤其是油耗要求下，对汽车产品空气动力学性能提出的新要求。

今天的邀请方是空气动力学分会，我另外一个身份是中国汽车造型学组副组长，学组和分会本身就差一个级别，可见汽车空气动力学比造型重要。今天我就带着这种不平等“踢馆”来了。

为什么让汽车设计师讲汽车空气动力学？我环顾了一下四周，在座的多是搞工程的，搞造型的确实很少。几年前我曾经被上汽任命为空气动力学负责人，因为我们做造型的太不重视汽车空气动力学，给他们惹了无数的麻烦，所以让我来负责，希望我认真对待。我记得领导跟我讲，气动性能提升的90%都跟车身外造型有关，既然搞造型就得多出一把力，领导希望我们多多配合，快速达成项目目标，所以今天也谈一谈我的想法。

第一，协同是必然的，如果没有协同，车就做不出来。上汽做的荣威i6，风阻系数降到了0.25，获得了很大的瞩目。所以我认为空气动力学除了降低能耗的社会效益外，也可以带来巨大的商业价值。工程师觉得把这个数字降低后感觉很嗨，其实背后还有很长的商业逻辑结构。目前汽车市场上很多人讲风阻系数，出发点，第一车高级，优异的气动性能等于牛X的工程技术，往往只有超级跑车才有资格谈气动性能。第二代表企业实力，空气动力学是一项大工程，只有有实力、有资金的企业才能玩得起。另外一点，神秘的空气动力学对消费者而言有很强的壁垒，越是搞不明白越厉害，所以很容易引发爆点。

空气动力学能够引起爆点，引起强大的关注，这一点对于企业而言，对于市场团队而言非常重要。车没有爆点的话，在这个时代是很有问题的。车要么造型好要么功能好，要么气动性能好。这个时候市场部门要盯上气动性能这一点。优异的风阻系数+漂亮的造型=我把你炒翻天。

上汽之前几款车型是具备优异的空气动力学性能，也确实带来了优秀的商业价值，这让我们团队尝到了甜头。小小一个数字所带来的附加值非常大，优秀的气动性能凝固成品牌价值，进而形成审美价值，再转化形成正向的商业价值链，这个结论是让人欣喜的。

气动性能的研发等于巨大的研发投入，但是要知道时间也是投入，晚半个月很有可能市场上的最佳时间点就错过了，先发优势就有可能变成后发劣势。如何在电动时代下快速研发出最强有力的车型？由0.28到0.25到0.21。要明白不同的数值将带来不同的商业投入和时间成本，很多时候因为还差两个毫米没有改到位，而不断延长开发周期。但是从设计师角度我们必须要问：这样科学吗？

第二点，气动性能跟消费认知有强大关联，车企一旦做出气动性能好的车就嗨的不得了，公众知道吗？消费者知道吗？工程师一旦看到降低了0.01非常高兴，手舞足蹈；其实造型设计师非常迷茫，车原本的造型风格特色已经全部被公式替代了。消费者更不理解，造型设计师跟气动工程师在忙什么。如果一位追求风阻系数低而做出缺乏美感的造型，值得吗？我认为我们必须要考虑消费者的认知，要做平衡。

消费者眼中的汽车空气动力学是什么？消费者自己做一些改装，增加几个尾翼，消费者自己很嗨。虽然在工程师眼里这是一个大笑话，但是消费者却在不断的尝试。所以专业人士眼中的空气动力学技术形式跟消费者眼中的空气动力学文化形式是不一样的。如何把汽车空气动力学通过车子转化到消费者的认同，这才是一个合理的商业逻辑结构，车企最终的目的是把车卖出去。我觉得过度追求低的Cd值会带来美学价值的损失，这种损失跟商业结合起来值不值得，这需要判断。

全世界著名的保时捷风洞，世界上非常著名，但是保时捷车型的Cd值0.3、0.29、0.36、0.30，并没有低至0.24。这么牛的企业，这么牛的风洞为什么不追求更低，肯定是进行了平衡，考虑了什么东西。优秀的设计需要对美的执着与坚持，美学价值=商业价值，一味追求低风阻而放弃造型的保时捷就不再是保时捷。中国品牌还没有形成自己的特色，我们不能在形成自己风格的时候，被汽车空气动力学带歪，造成美学价值的损失，这一点我们需要注意。

总之，我觉得好的气动性能是工程、市场、美学的结合。我也对大会提出一个倡议，汽车空气动力学分会除了邀请工程人员，邀请设计人员，也要邀请市场人员，听听他们的想法和意见，这样汽车空气动力学才能持久向前发展；而不是仅仅为了省点电，增加点里程或者省点燃油消耗，我们需要的是最大化的商业价值。同时，我也提出倡议，不要单纯的追求工程极致上的气动性能，也不要把汽车空气动力学变成简单的跑分游戏，真正的把平衡做好，车卖出去才是最关键。
更好的服务永远在于服务商业价值，这才是最终的衡量标准，我们的产品一定要做到最美观，并且符合自己产品的设计DNA，符合自己的家族特征和油耗目标，这才是我们共同努力的目标。气动工程师跟造型设计师要相互理解对方的评判标准，共同创造最大的商业价值。欢迎各位专家批评指导，谢谢。

发言嘉宾：孙少云博士
一汽造型设计院空气动力学总监

邵总监刚才提到跑车，拿跑车来做三厢车是非常困难的，空气动力学和造型肯定是很矛盾的，造型原来的DNA，就是我们讲每个车企都有自己的DNA，可能会遭到一些破坏。我本人是不赞成破坏DNA去达到汽车空气动力学的目标。这个时候优化设计就非常重要了，特别是现在，就像我们讲的新形势下，每个车企现在的设计周期都是从30+个月变成24个月，在这种情况下，数值分析就显得非常重要，要在这么短的时间内，不影响产品的流程，做优化是最好的办法。从各方面考虑，在不影响大的造型特征点的前提下进行最优设计，这时就有可能达到较好的平衡。
比如有时候气动工程师要求达到某个目标，造型师说做不到，工艺师说实现不了，这个时候各方面就需要磨合。对造型来说有一句俗话，造型改动一毫米相当于一公里，这是理念上的问题。我曾经在福特做过几个车，还受到造型的表扬，因为一些气动方面的设计给造型带来了新的特点。如果气动工程师所做的改变，让造型设计师感到是一个新的特点，那么造型设计师肯定非常快的接受了。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

还是回到汽车电动化和智能化，还有油耗这个问题，英朝老师既在高校工作，也给很多企业提供相关车型的研究开发，请你说一说，新形势将为汽车空气动力学带来哪些机会，实践过程中有什么体验？

发言嘉宾：张英朝教授
吉林大学汽车工程学院

非常高兴能够参加这个论坛，刚刚邵总说是来“踢馆”的，但最后他分享的观点还是气动工程师和造型设计师的握手合作。我觉得这不是一个问题，肯定是可以达到很好的沟通协调，大家一块做好产品，做好卖的有商业价值产品。

从技术的角度，我谈谈自己的认知，先从近的角度讲，整个汽车能源，节油要求和现在新能源汽车续航里程的要求，都促使我们在汽车空气动力学领域拓展一些新的方法、流程和手段。实际上目前我们国内在技术手段上的创新还非常少，现在大部分的企业都停留在通过CFD软件去算一算，改一改，做一些计算方法的改进。

非常高兴看到现在上汽正在通过小比例模型风洞试验进行优化，国内现在也有几家企业在做。这种方法在造型前期就可以提供一个低阻且满足造型需求的方案；如果前期造型就比较高阻的话，后期还要降阻，这样就相对困难些。
我们和北汽新能源，还有同济大学杨老师曾经做过一个项目，就是在小比例模型阶段做一些模型风洞试验，我们可以在一周内把一个造型方案制造成应用模型，然后在风洞中进行试验和修改，得到一些优化的型面，这个过程很快，也是跟着造型的节奏快速的做一些设计。

从仿真的方法上来讲，也有很大的优化空间。大概在2014年之后我们课题组开始做一些整车的气动外型优化，从造型阶段、工程阶段通过优化参数的形式获得整车气动外型。国外已经比较成熟，国内车企还多是通过简单局部修改的传统方式，这只能是一个适优的过程。如果用参数优化可能会做到数学上最优极值的方法，这方面潜力更大。

从远的角度来看，智能化、电动化对汽车空气动力学提出的挑战，跟造型非常相关。我们原来做PES的时候，在通用体系下我们做过很多学生的创新项目，创新什么？创新车的未来，未来的汽车是一个什么样子？有可能是无人驾驶，也不需要购买，直接租车或者叫车，通过APP一叫车就来了，这种车不完全是商业产品，类似于飞机。在这种情况下我觉得可以分两种车，一种是在城市内的交通车，这个车可以简单的满足出行要求，低速一些，可能空气动力学考虑稍微少一点；还有一种是城市间交通车，这种车就可以突破了传统上对车的概念，可以载人多一点，造型更激进一些，甚至于接近飞机的造型，这是一个公共的产品，这方面大家可以进行一些头脑风暴的。我的想法就是这些，不一定成熟，谢谢。

发言嘉宾：孙少云博士
一汽造型设计院空气动力学总监

一汽生产的HS7，当时目标值设定为0.33，现在基本可以达标。这个车型是在造型前期进行优化设计，优化过程是2014年在同济风洞中进行的，通过优化把车型的风格和造型基本确定了，后期主要是验算。到目前为止，用这款车型指导造型也指导工程，所得到结果的变化范围在10个count之内，所以我个人感觉还是不错的。

一汽所做的A级车型，奔腾系列的SUV等，虽然过程中也和造型有一些争论，但更多的是协同，当协同达成的时候，这些车型的性能和市场表现都非常不错，电动车的风阻系数在0.32左右，其他传统车在0.33左右，也都很好。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

这是非常正面的例子。其实不管是造型还是汽车空气动力学，包括其他工程技术领域的工程师，协同的时候目标都是非常清晰的，就是为企业创造价值，为行业创造价值。高校则是在人才培养和知识认知方面把行业的能力综合起来，为行业服务。
下一个要探讨的新形势就是中国汽车风洞测试领域即将发生变化，我有一个问题想请教朱博士，中国汽研的风洞建好后，测试结果跟同济大学风洞的测试结果大概率不一样的，不一样以后，企业是不是要找我们“吵架”呀，我们应该怎么办呢？

发言嘉宾：朱习加博士
中国汽研汽车风洞中心首席专家

在回答杨教授的问题之前，我先“纠正”一下邵先生刚才发言的态度，用“踢馆”这个词把汽车空气动力学放在造型的对立面是否合适。其实气动工程师也是顾客，也都喜欢高颜值的车辆，所以气动工程师不是仅仅追求汽车超低阻的，有时候只是期望达到车型定位所要求的风阻目标值。还有一个需要指出的，如邵先生所说，似乎汽车低阻的话造型就会很丑，就没有商业价值或者商业价值降低了，其实不完全是这样。

我之前在美国克莱斯勒是做吉普的，吉普在各种车型中是汽车空气动力学最不友好的一款车，方方正正，前挡风玻璃近90度，风阻非常高。但是当公司或者市场趋势决定了必须降低风阻这个车油耗才能降低，才能卖出去，那开发团队所提出的风阻目标值就是必须得达到的。但是这个目标值并不是工程师臆想出来的，而是根据市场调研，根据车型在市场中的定位才确定的。但是达到这个目标并不是只有通过牺牲造型设计的美观或者车型的市场价值来实现，而是通过气动工程师与造型工程师的充分沟通实现，明确达到这个目标值是双方共同的责任，气动工程师做修改的时候完全可以请造型设计师一起到风洞，双方达成一致的修改意见再通过模型师进行修改，这就是一个平衡，完全没有必要对立。最好的例子比如主动格栅，高速的时候把它关上，其他时间把它打开；还有吉普前门cut line，最早是正对前方的，后来为了提升气动性能改成了旁边；类似这种改动，完全跟造型不对立，车型的颜值还是很高，气动目标值也能达到。还有一个例子就是吉普车的离地高度很高，必须增加气坝进行气流流动优化，虽然对造型有小的影响，但是造型设计师知道这个气动目标值是必须达到的，他们做出了让步。

下面回答杨教授问题，关于不同风洞测试结果不同该怎么解决，这个问题中国汽研已经开始考虑了。我们需要做的是在不同风洞中用某几款具有代表性的样车做一个对标，实际上这个工作已经在开始做了，我们送了两辆车到德国FKFS风洞进行对标测试；接下来我们也正准备跟你商量把这两辆车也送到同济大学风洞再进行一次对标测试；明年中国汽研风洞建成以后，我们还会在自己的风洞中进行测试；有条件的话北美其他风洞我们也希望去做一些对标测试，然后得到不同风洞中测试结果的关系曲线，得到一个修正系数。也就是说以后同一款车无论在同济大学风洞，还是中国汽研风洞进行测试，我们都会提供客户一个修正参数，而且这个参数不是凭空捏造的，是有所依据的。中国汽研还有更多其他的考虑，比如通过跟高校合作，进行模型风洞和全尺寸风洞的对标，还有CFD模型风洞和全尺寸风洞对标。也许这个解决方案并不是100%完美，但是至少可以提供客户一个参考方案，一个修正系数。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

这个问题回答非常全面，其中提到了中国汽研和同济大学，以及天津中心三个全尺寸风洞都运行后，三家一起协调处理的问题。除了全尺寸风洞外，也提到在模型风洞中进行测试和对比，获取模型风洞和整车风洞的关联度这个问题。吉林大学的风洞曾做过一些模型风洞试验，不知模型阶段取得的结果与后续实车阶段取得的结果是否一致？按照张教授的经验，模型阶段的测试结果有多少可以指导整车设计？

发言嘉宾：张英朝教授
吉林大学汽车工程学院

我个人观点认为小比例模型风洞是非常适合进行造型前期的气动优化，它的特点是非常快速。如果通过CFD来做，处理网格等工作需要花费大量时间。从这个角度来说，做一些小比例模型试验是可以非常快速的做一些优化；另外一个好处，就是邵总说到的“踢馆”，相当于气动和造型的工程师在模型风洞中摆一个擂台，通过对话与协同，更容易达到一个低风阻、造型也满意的结果。

从模型阶段测试结果指导产品设计的可行性来说，目前我们所做的模型试验还暂时没有跟实车结果去对比，包括朱老师刚刚也在问，上汽做小比例模型试验结果跟实车的差异是多少。可能国外一些企业都是小比例做完之后原封不动放大成全尺寸再做一次试验，所以他们比较确定两者之间的关系。现在国内的产品开发流程中还没有这样一个环节，因为做模型涉及到开发成本。但是通过小比例模型进行开发和优化，最终也会落实到全尺寸造型上，这个是没有问题的。做全尺寸车的时候，我们通常是在小比例模型的基础上进行一些缩减或者取舍，所以差异不好判断。上汽反馈的差异在15个count左右，从我的理解大概就是10个count的水平。从目标判断的角度来说，新能源车做小比例模型的结果跟实车结果非常接近；如果是传统内燃机车，可能底盘、发动机对测试结果的影响比较大，还需要进一步评估。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

对于设计参数的变更对汽车空气动力学性能造成的影响，如果没有在实车上做验证，又怎样基于小比例模型的测试结果做选择？

发言嘉宾：张英朝教授
吉林大学汽车工程学院

小比例模型所做的一些优化方案都会记录下来，反馈给造型设计师，设计师会把这些方案落实到全尺寸车的造型面上，基于新的造型面再做全尺寸风洞试验。不能保证所有小比例模型的测试结果都跟全尺寸车的测试结果完全对应。

发言嘉宾：朱习加博士
中国汽研汽车风洞中心首席专家

我谈一谈自己的经验，克莱斯勒吉普就是从3：8小比例模型做起，我们当时就是80%的开发都在小比例模型风洞做。当然克莱斯勒的大小风洞都进行过对比，总体趋势是小比例模型测试得到的风阻比全尺寸模型高一些，这之间的百分比差异大概在5%以下，3%左右。通过小比例模型测出来的结果，然后根据那款车型在小比例中测得的风阻系数是否达到目标值来判断是否需要继续往前走或者回头改，克莱斯勒的相关流程基本上是这样。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

小比例模型风洞的测试结果和实车风洞测试结果的方向性一致吗？

发言嘉宾：朱习加博士
中国汽研汽车风洞中心首席专家

基本一致，基本上小比例模型做出来结果，实车不会做太多改动。在这个中间过程，我们还会做一些验证，如果车的测试结果还继续符合目标值，那么才会选择继续往前走；所有的改动除了镜子、货架这些单独附件允许修改外，小比例确定的最后结果，必须被选择，并反复验证，然后造实车。根据过往开发车型的经验，只要小比例模型达到的目标值，实车一定是可以达到的。因为两者结果存在差别，小比例模型总是高于全尺寸模型，所以工程师还会留一点余量。他们刚才说的10至15个count的差距高了一点，是很有可能可以控制在5左右。

现场互动：郭祥麟博士
华晨汽车资深技术总监

刚才台上几位嘉宾发言有一些争议我很兴奋，也非常想加入。从能量流的角度来说，传统车有发动机，发动机的能耗效率只有30%，几乎70%会浪费掉。再讲风阻，我做了很多风洞试验，造型对整车能量的消耗在6%—12%之间，最差的造型消耗12%的能量，最好的造型也要消耗6%，就是说可以改进的空间只有6%。在这种情况下造型跟工程哪个更重要？我个人认为，造型若已确定，工程上是可以做点牺牲迁就造型，为什么？因为这6%是可以通过发动机标定、变速箱标定弥补起来。但是如果是混合动力汽车，造型就占了20%的比例；如果是纯电动汽车，造型就占了30%的比例；在这种情况下造型就必须迁就工程。
能耗高的话可以通过耗油量来表示，但是在国外，欧洲的一些标准种，能耗都用二氧化碳排量来表示。特定工况下排放二氧化碳超量的话是要罚款的，这样的汽车卖一部罚一部，从公司角度来看是亏本的。

发言嘉宾：邵景峰先生
上汽技术中心设计部总监

每家企业都不一样，上汽在追求汽车空气动力学过程中付出的代价非常大，也做出了很多气动性能很好的车子，直到现在也仍在不断的学习和发展。康飞总监是我的搭档，在统一的目标下，我们确实做了很多的平衡。刚才这位专家说到，为什么会有这么大的争执，原因在于开发时间、开发目标值、开发成本都是极其苛刻的，如果不是极其苛刻那也不至于压力这么大。风阻系数的极限值到底是多少？在压极限值的过程中，工程和造型在达成妥协前的最黑暗时刻里肯定要把各自的底牌亮出来，亮底牌的过程中肯定会有一些争执。但是上汽的开发团队是很大气的，这种争执也是非常正常的，我们都很年轻，向着共同的必须实现的目标，往前冲。
今天我要非常祝贺大会取得圆满成功，在这么热的下午让大家能够不睡觉，有一丝想要加入“战斗”的感觉，应该也是我对大会做出的贡献。今后我再组织造型设计论坛，也欢迎在场各位加入，欢迎来“踢我的馆”。

主持嘉宾：杨志刚教授
同济大学风洞中心主任

议题一的主持人孙络典博士温文尔雅，各位互动嘉宾也都讲的非常好。我就在想我们议题二可不能输太多。现在议题二的研讨结束，我觉得蛮好的。大家通过论坛设置的议题引起一些不同角度的思考，不管是学术界，还是企业界；不管从造型、艺术的角度，还是从功能、工程的角度；只有在大家思想碰撞的时候才能发现一些新东西，这也是论坛最有意义的地方。我相信今天在场的每一个人都会有一些收获。对此，感谢四位嘉宾，也感谢大家的共同参与，谢谢大家！