汽车尾翼扰流结构三维设计

　　日常做整车空气动力学附件开发时，车尾扰流部件是很容易被新手忽略的结构，很多人以为这类部件只是装饰件，实际上在高速行驶工况下，它对整车行驶稳定性的影响权重非常高。先从实际使用场景说，当车辆时速超过80km/h之后，车底气流流速和车顶气流流速会形成明显压差，车尾会产生持续的上升涡流，这部分升力会抵消一部分轮胎抓地力，尤其是前置前驱车型，车尾抓地力本身偏弱，高速变道、经过横风路段时很容易出现车尾发飘的情况，扰流结构的核心作用就是梳理车尾乱流，引导气流按照设计路径流动，把部分气流动能转化为下压力，把车尾牢牢“压”在行驶路面上。

　　做这个结构的三维设计时，首先要卡准安装边界，不能和现有尾箱盖的铰链、锁具、密封胶条产生干涉。主体翼面的截面采用了类似低速翼型的流线设计，上表面曲率略大于下表面，气流经过时上下表面形成压差，同时翼面设置了微小的负攻角，避免攻角过大带来额外的风阻。翼面的长度要匹配车尾宽度，两端不能超出车身外廓，否则会在翼端产生额外的诱导阻力，同时还要兼顾尾箱开关的运动轨迹，确保尾箱开启到最大角度时，翼面不会碰到后挡风玻璃或者车顶尾部的饰条。

　　支撑结构的设计也不能马虎，两个对称布置的金属支架，底部是带安装孔的平板底座，通过螺栓固定在尾箱盖的加强筋位置，不能直接固定在薄钢板蒙皮上，否则长期气流冲击会让蒙皮产生凹陷变形。支架本身采用了三角桁架的截面形式，在保证足够支撑刚度的前提下尽可能降低自重，毕竟车尾属于簧上质量之外的附加载荷，过重的话会影响车尾的动态响应。支架和翼面的连接位置做了内嵌的安装座，避免连接螺栓外露破坏翼面的流线外形，减少气流在连接位置产生分离。

　　很多人做这类结构时容易犯的错误是只关注翼面造型，忽略安装面的贴合度，尾箱盖的表面是带有复杂弧度的曲面，底座的安装面必须做随形处理，和尾箱盖外板完全贴合，不然安装后会出现缝隙，不仅影响外观，高速气流钻到缝隙里还会产生额外的风噪，甚至长期冲击下让固定螺栓松动。另外翼面的端面做了圆弧收边处理，没有尖锐的棱角，一方面是避免气流在端面产生尖锐的涡流噪音，另一方面也符合汽车外饰件的安全要求，不会在发生剐蹭时造成额外的尖锐伤害。

　　从空气动力学的实际效果来看，这个结构在120km/h巡航工况下可以提供大概十几公斤的下压力，对应的风阻系数增量控制在0.005以内，不会因为加装扰流结构让整车油耗出现明显上升。设计时还考虑了日常使用的场景，翼面的下沿和尾箱盖表面预留了足够的间隙，方便用户后期清洗尾箱，不会出现卫生死角，同时间隙大小也经过校核，不会让气流在间隙里产生共振噪音。另外整个结构的重心位置尽量靠近安装底座，减少行车过程中支架承受的弯矩，避免长期使用后支架出现疲劳变形，导致翼面攻角发生变化，影响空气动力学效果。

　　做三维建模的时候，翼面的曲面要保证G2连续，不能有局部的凹凸，不然气流经过时会提前分离，不仅起不到增加下压力的作用，反而会增加乱流，影响行驶稳定性。支架的安装孔位要和尾箱盖上的预留安装点完全对齐，孔位公差控制在0.5mm以内，方便后期装配时不用额外扩孔。整个结构的所有棱边都做了R2以上的圆角处理，既符合外饰件的安全规范，也能减少应力集中，提升结构的抗冲击能力，比如经过洗车机的高压水枪冲洗，或者高速行驶中遇到小碎石撞击，不会出现棱边崩裂的情况。