汽車為什么越來越“圓”

羅 騫

（汽車工程學院,武漢理工大學,湖北武漢 430070）

一、汽車外形發(fā)展歷史簡介

在1885年之前，歐洲的貴族出行方式主要是馬車，其主體結構類似于民國時期的黃包車，分為有蓬和無蓬，當時的道路設計也是與馬車的結構相協(xié)調?？枴け敬膶热紮C安裝到馬車車身上，并增加了一個前輪，由此發(fā)明出世界上第一輛汽車，為“馬車型汽車”。這個前所未有的交通工具帶給世界巨大的轟動，人們對此褒貶不一，世界各國的科學家和工程師開始對汽車進行研究和改進，也有人認為這個“機械怪物”不可能取代馬車，甚至直言汽車的發(fā)展是將來毀滅世界的罪魁禍首。然而輿論無法阻擋飛速發(fā)展的科技，僅僅22年后的1908年，美國福特公司首次將流水線引入汽車行業(yè)，帶來了汽車行業(yè)的重大變革，生產的t型車以不到1000美元的價格迅速被大眾所接受。汽車從貴族的玩具開始走進千家萬戶。

20多年的時間即使對于一個人的一生來說也不算長，但就是這短短20年，汽車從無到有，從簡陋的三輪車，到機械結構比較完善的t型車，可謂是整個汽車發(fā)展史最重要的階段。給汽車整體發(fā)展打下了基礎，也為汽車外形奠定了基調。這個時期內，汽車科學家和工程師幾乎把所有精力都用在設計、改進和發(fā)展汽車的機械結構、動力裝置、傳動系統(tǒng)、運動協(xié)調等方面，沒有人專注于汽車外形的設計過改進，也幾乎沒有專業(yè)的汽車外形設計師。因此，回到20世紀初期的美國，雖然汽車在街上已經隨處可見，但是幾乎清一色的都是黑色的“大方塊”——t型車。t型車也是汽車外形發(fā)展第一個階段“馬車型汽車”的代表。

馬車型汽車在外形設計上極不完善，人們在駕駛過程中發(fā)現(xiàn)了諸多問題，比如遮風擋雨的能力不足。在1915年，福特公司在第一代T型車的基礎上做了改進，生產了一種新型的T型車，相比于初代T型車，新型T型車擁有更大更“方”的車身，提高了乘客的舒適性，并且裝備了門窗，抵御風雨的能力大大增強。由于其外形方方正正，像是一個箱子，于是稱這種車身外形為“箱型”。箱型汽車有上述的諸多優(yōu)點，但是其缺點也很明顯，箱型車頭巨大的迎風面積造成了汽車的行駛阻力過大，影響了行車速度（當時基本沒人意識到燃油經濟性的問題，能源危機還沒出現(xiàn)）。

19世紀三四十年代，空氣動力學、流體力學等學科趨于成熟，對于汽車的空氣阻力有了客觀的實驗和評價方法，對汽車外形提出了新要求。1934年，美國的克萊斯勒公司首先采用了流線型車身。德國的費迪南德·波爾舍博士設計了一種流線型的汽車，其外形酷似甲殼蟲，人們便以“甲殼蟲”作為該車的代名詞。甲殼蟲汽車以其獨特的外形和良好的空氣動力學結構，一經面世就受到了人們的喜愛，并銷往世界各國，成為車中之王，創(chuàng)造了一種車型累計生產銷售超過兩千萬輛的記錄。汽車外形發(fā)展的第三階段，就是甲殼蟲型汽車，也稱為流線型汽車。

二戰(zhàn)結束后的20年，百廢待興，各國加大力度發(fā)展科技，各個學科都獲得了重大的發(fā)展，各種技術不斷涌現(xiàn)。汽車外形的設計開始走向現(xiàn)代化。以日本為首的新興汽車大國，帶給了德國，美國等老牌汽車大國嚴重的威脅，各個國家涌現(xiàn)出一大批汽車企業(yè)。二十世紀中后期，汽車技術方面發(fā)展趨于完善，各個公司，各個國家之間的激烈競爭，促進了汽車外形的發(fā)展。汽車開始向多樣化，精益求精的生產方式發(fā)展。汽車外形之后相繼經歷了“船型汽車”“魚型汽車”“楔形汽車”三個時代[1]。

二、汽車外形現(xiàn)狀

在經歷了一個多世紀的發(fā)展之后，汽車無論是內部結構還是外部形狀都發(fā)生了翻天覆地的變化。當今世界是一個多樣化的世界，單調的商品滿足不了人們日益增長的物質文化需求。汽車早已滲透到每個人的生活當中，汽車的含義早已超出了單純的交通工具，時而顯現(xiàn)出它藝術品的屬性。

每個時代的汽車，都有自己獨特的時代印跡，以至于看一眼就大體能說出那是哪個年代的車。但是幾十年前的汽車，種類遠遠沒有現(xiàn)在多，一個詞就可以概括那個時代大多數(shù)汽車的外形特點，比如“馬車型”“箱型”“船型”等等。但是現(xiàn)在，沒有一個具體的形容詞可以囊括所有汽車，但是如果在你面前擺了一輛現(xiàn)在的汽車和一輛30年前的汽車，就算是非汽車專業(yè)人士，也基本都能一眼分辨出來。這是為什么？這說明當今的汽車也有自己的時代印跡，使其區(qū)別于以前的汽車。這個印跡就是這個時代主流汽車的公共特點。當今的汽車特點是什么？其實很明顯，它更圓了。比起它的“前輩”們，現(xiàn)在的汽車外形最大的特點，就是有更加明顯和柔和的線條?，F(xiàn)代汽車，你所能從外觀看到的，從發(fā)動機蓋，前后翼子板，車頂，后備廂，門把手，車窗連接，前后擋風等等，都有著光滑的表面，柔和的曲線，細膩的連接。即使是追求動力性能的suv（運動型實用轎車），也越來越圓潤。

三、汽車外形圓潤化的原因

1.動力學因素

在機械設計中，主要考慮三個因素：機械工程學，空氣動力學和人體工程學。機械工程學是最基礎的因素，它決定了汽車能不能正常行駛，這取決于汽車機械結構的設計合理性。在汽車問世的初期，汽車差不多就是個能人為控制的大箱子，唯一功能就是載人在一定條件下行駛。這時候，一次撞擊，一次轉向，甚至只要前擋風玻璃破裂，都可能威脅到駕駛員的生命。這時候的工程師和科學家的主要任務就是解決這些致命性問題，比如發(fā)明一種遇到撞擊之后藕斷絲連的擋風玻璃來減輕對人體的傷害，再比如把鋼制輪子換成充氣輪胎，來提高車輛的性能，這時候的汽車只為極少數(shù)人服務，根本沒考慮過外形的問題。在經歷了一二十年的發(fā)展之后，最基本的問題已經解決了，人們開始集中精力完善汽車的性能，比如為了提高轉向性能，設置轉向半徑，設置方向盤的傳動比；給車輛裝上懸架，來緩解振動，并且解決懸架和轉向系統(tǒng)的運動干涉問題；改進發(fā)動機和傳動機構等等。這個階段持續(xù)到20世紀中期，依舊是專注于汽車機械結構的改進，汽車外形主要與機械結構相協(xié)調。（雖然1949年甲殼蟲汽車已經量產，其外形相當圓潤，但是這種外形設計更傾向于仿生學和美學，并不是經過空氣動力學的計算得到的理想外形。且甲殼蟲汽車占當時整個汽車總量的比例不大，不影響當時汽車的整體外形特點。）

20世紀50年代是汽車走向現(xiàn)代化的轉折點，戰(zhàn)爭結束后各國加大對科研的投入，一大批新技術得以應用到汽車上。歐洲國家不滿美國對汽車行業(yè)的統(tǒng)治，紛紛加大自己國家的汽車工業(yè)發(fā)展力度，促成了汽車行業(yè)第二次變革——汽車產品多樣化。激烈的競爭又反過來促使企業(yè)改進技術，降低成本，提高質量，增強表情多樣化。汽車外形設計得到前所未有的重視。為了吸引顧客，各大汽車廠商紛紛推出自己的車型，多樣化的產品成為最大優(yōu)勢，規(guī)模效益也得以顯現(xiàn)。但是當時汽車外形仍然以美觀為主，并沒有考慮汽車外形對動力性和燃油經濟性的影響[2]，為迎合大眾口味而設計成船型，魚型等主流外形。

在20世紀60年代，油價大幅下降，所以對流線型的車身設計沒有得到重視，此時在美國的街道上，幾乎每一輛汽車都有著明顯的邊緣，很少有圓滑型的。但是在歐洲，油價是美國的兩杯以上，于是歐洲設計師開始設計更符合空氣動力學的外形以降低汽車的油耗。保時捷，奧迪，奔馳，寶馬等汽車廠商紛紛推出自己的流線型汽車，隨后美國汽車公司開始效仿，也推出了部分流線型車身汽車，來吸引高層次的消費。20世紀80年代，中東地區(qū)的沖突導致美國油價大幅上漲，美國汽車公司不得不將流線型車身推廣到大眾市場，并且將風洞實驗引入到汽車設計中。80年代之后，隨著計算機技術的發(fā)展，CAD／CAE（計算機輔助建模）技術在汽車設計中得以迅速發(fā)展，通過計算機建模和仿真，工程師能夠設計出風阻更小的流線型車身。

如今隨著能源危機的加重，排放法規(guī)越來越嚴格。汽車行駛時的空氣阻力對油耗影響較大降低風阻是降低油耗的重要途徑。而降低風阻的主要手段是降低車身的空氣阻力系數(shù)。20世紀50～70年代初，轎車的空氣阻力系數(shù)維持在0.4～0.6之間[1]。自70年代能源危機之后，為了進一步降低油耗，各國致力于減小空氣阻力系數(shù)，現(xiàn)代汽車的空氣阻力系數(shù)普遍在0.3左右。這是汽車外形變化的最大因素。

2.美學因素

“以貌取人，失之子羽”常用來告誡人們不應該以外貌來評價事物。但是生活中，以貌取人的現(xiàn)象卻隨處可見[2.3]。對于商品更甚。

并不是所有購車人都對汽車性能熟知，也不是所有人都看中汽車性能，汽車的外貌常常在交易中起著決定性的作用。隨著時代的變化，人們的審美也在變化。過去的年代，人們物質文化水平較低，喜歡簡潔而充滿力量感的東西，于是當時的汽車設計棱角分明?，F(xiàn)在的生活遠比過去和諧和富足，人們希望汽車的外形更加柔美，于是現(xiàn)在的汽車圓潤柔和。形態(tài)是事物內在本質的外在表現(xiàn)，是蘊含在事物內部的神態(tài)和精神表現(xiàn)。

大眾對于某種本體形勢的喜歡其實是源于最初的那些邊緣實驗，關于減法的心理需求，最終走到“弧線”便可不必再實驗下去了似的。從布朗庫西的造型語言探索中可以感受一下關于圓潤的造型審美之脈絡。