汽車為什么越來越“圓”

羅 騫

（汽車工程學(xué)院,武漢理工大學(xué),湖北武漢 430070）

一、汽車外形發(fā)展歷史簡(jiǎn)介

在1885年之前，歐洲的貴族出行方式主要是馬車，其主體結(jié)構(gòu)類似于民國時(shí)期的黃包車，分為有蓬和無蓬，當(dāng)時(shí)的道路設(shè)計(jì)也是與馬車的結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)。卡爾·本茨將內(nèi)燃機(jī)安裝到馬車車身上，并增加了一個(gè)前輪，由此發(fā)明出世界上第一輛汽車，為“馬車型汽車”。這個(gè)前所未有的交通工具帶給世界巨大的轟動(dòng)，人們對(duì)此褒貶不一，世界各國的科學(xué)家和工程師開始對(duì)汽車進(jìn)行研究和改進(jìn)，也有人認(rèn)為這個(gè)“機(jī)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?zhǔn)住Ｈ欢浾摕o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(chǎn)的t型車以不到1000美元的價(jià)格迅速被大眾所接受。汽車從貴族的玩具開始走進(jìn)千家萬戶。

20多年的時(shí)間即使對(duì)于一個(gè)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(jiǎn)陋的三輪車，到機(jī)械結(jié)構(gòu)比較完善的t型車，可謂是整個(gè)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(chǔ)，也為汽車外形奠定了基調(diào)。這個(gè)時(shí)期內(nèi)，汽車科學(xué)家和工程師幾乎把所有精力都用在設(shè)計(jì)、改進(jìn)和發(fā)展汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)等方面，沒有人專注于汽車外形的設(shè)計(jì)過改進(jìn)，也幾乎沒有專業(yè)的汽車外形設(shè)計(jì)師。因此，回到20世紀(jì)初期的美國，雖然汽車在街上已經(jīng)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(gè)階段“馬車型汽車”的代表。

馬車型汽車在外形設(shè)計(jì)上極不完善，人們?cè)隈{駛過程中發(fā)現(xiàn)了諸多問題，比如遮風(fēng)擋雨的能力不足。在1915年，福特公司在第一代T型車的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，生產(chǎn)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(fēng)雨的能力大大增強(qiáng)。由于其外形方方正正，像是一個(gè)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(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也很明顯，箱型車頭巨大的迎風(fēng)面積造成了汽車的行駛阻力過大，影響了行車速度（當(dāng)時(shí)基本沒人意識(shí)到燃油經(jīng)濟(jì)性的問題，能源危機(jī)還沒出現(xiàn)）。

19世紀(jì)三四十年代，空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科趨于成熟，對(duì)于汽車的空氣阻力有了客觀的實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法，對(duì)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(fèi)迪南德·波爾舍博士設(shè)計(jì)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(dú)特的外形和良好的空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)，一經(jīng)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(jì)生產(chǎn)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(jié)束后的20年，百廢待興，各國加大力度發(fā)展科技，各個(gè)學(xué)科都獲得了重大的發(fā)展，各種技術(shù)不斷涌現(xiàn)。汽車外形的設(shè)計(jì)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(yán)重的威脅，各個(gè)國家涌現(xiàn)出一大批汽車企業(yè)。二十世紀(jì)中后期，汽車技術(shù)方面發(fā)展趨于完善，各個(gè)公司，各個(gè)國家之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了汽車外形的發(fā)展。汽車開始向多樣化，精益求精的生產(chǎn)方式發(fā)展。汽車外形之后相繼經(jīng)歷了“船型汽車”“魚型汽車”“楔形汽車”三個(gè)時(shí)代[1]。

二、汽車外形現(xiàn)狀

在經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展之后，汽車無論是內(nèi)部結(jié)構(gòu)還是外部形狀都發(fā)生了翻天覆地的變化。當(dāng)今世界是一個(gè)多樣化的世界，單調(diào)的商品滿足不了人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求。汽車早已滲透到每個(gè)人的生活當(dāng)中，汽車的含義早已超出了單純的交通工具，時(shí)而顯現(xiàn)出它藝術(shù)品的屬性。

每個(gè)時(shí)代的汽車，都有自己獨(dú)特的時(shí)代印跡，以至于看一眼就大體能說出那是哪個(gè)年代的車。但是幾十年前的汽車，種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在多，一個(gè)詞就可以概括那個(gè)時(shí)代大多數(shù)汽車的外形特點(diǎn)，比如“馬車型”“箱型”“船型”等等。但是現(xiàn)在，沒有一個(gè)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(dāng)今的汽車也有自己的時(shí)代印跡，使其區(qū)別于以前的汽車。這個(gè)印跡就是這個(gè)時(shí)代主流汽車的公共特點(diǎn)。當(dāng)今的汽車特點(diǎn)是什么？其實(shí)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(diǎn)，就是有更加明顯和柔和的線條。現(xiàn)代汽車，你所能從外觀看到的，從發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，前后翼子板，車頂，后備廂，門把手，車窗連接，前后擋風(fēng)等等，都有著光滑的表面，柔和的曲線，細(xì)膩的連接。即使是追求動(dòng)力性能的suv（運(yùn)動(dòng)型實(shí)用轎車），也越來越圓潤。

三、汽車外形圓潤化的原因

1.動(dòng)力學(xué)因素

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，主要考慮三個(gè)因素：機(jī)械工程學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)和人體工程學(xué)。機(jī)械工程學(xué)是最基礎(chǔ)的因素，它決定了汽車能不能正常行駛，這取決于汽車機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性。在汽車問世的初期，汽車差不多就是個(gè)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(shí)候，一次撞擊，一次轉(zhuǎn)向，甚至只要前擋風(fēng)玻璃破裂，都可能威脅到駕駛員的生命。這時(shí)候的工程師和科學(xué)家的主要任務(wù)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(fēng)玻璃來減輕對(duì)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(shí)候的汽車只為極少數(shù)人服務(wù)，根本沒考慮過外形的問題。在經(jīng)歷了一二十年的發(fā)展之后，最基本的問題已經(jīng)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(zhuǎn)向性能，設(shè)置轉(zhuǎn)向半徑，設(shè)置方向盤的傳動(dòng)比；給車輛裝上懸架，來緩解振動(dòng)，并且解決懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)干涉問題；改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。這個(gè)階段持續(xù)到20世紀(jì)中期，依舊是專注于汽車機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，汽車外形主要與機(jī)械結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)。（雖然1949年甲殼蟲汽車已經(jīng)量產(chǎn)，其外形相當(dāng)圓潤，但是這種外形設(shè)計(jì)更傾向于仿生學(xué)和美學(xué)，并不是經(jīng)過空氣動(dòng)力學(xué)的計(jì)算得到的理想外形。且甲殼蟲汽車占當(dāng)時(shí)整個(gè)汽車總量的比例不大，不影響當(dāng)時(shí)汽車的整體外形特點(diǎn)。）

20世紀(jì)50年代是汽車走向現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后各國加大對(duì)科研的投入，一大批新技術(shù)得以應(yīng)用到汽車上。歐洲國家不滿美國對(duì)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(chǎn)品多樣化。激烈的競(jìng)爭(zhēng)又反過來促使企業(yè)改進(jìn)技術(shù)，降低成本，提高質(zhì)量，增強(qiáng)表情多樣化。汽車外形設(shè)計(jì)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(chǎn)品成為最大優(yōu)勢(shì)，規(guī)模效益也得以顯現(xiàn)。但是當(dāng)時(shí)汽車外形仍然以美觀為主，并沒有考慮汽車外形對(duì)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響[2]，為迎合大眾口味而設(shè)計(jì)成船型，魚型等主流外形。

在20世紀(jì)60年代，油價(jià)大幅下降，所以對(duì)流線型的車身設(shè)計(jì)沒有得到重視，此時(shí)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(jià)是美國的兩杯以上，于是歐洲設(shè)計(jì)師開始設(shè)計(jì)更符合空氣動(dòng)力學(xué)的外形以降低汽車的油耗。保時(shí)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(fèi)。20世紀(jì)80年代，中東地區(qū)的沖突導(dǎo)致美國油價(jià)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(chǎng)，并且將風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)引入到汽車設(shè)計(jì)中。80年代之后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD／CAE（計(jì)算機(jī)輔助建模）技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中得以迅速發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)建模和仿真，工程師能夠設(shè)計(jì)出風(fēng)阻更小的流線型車身。

如今隨著能源危機(jī)的加重，排放法規(guī)越來越嚴(yán)格。汽車行駛時(shí)的空氣阻力對(duì)油耗影響較大降低風(fēng)阻是降低油耗的重要途徑。而降低風(fēng)阻的主要手段是降低車身的空氣阻力系數(shù)。20世紀(jì)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(jī)之后，為了進(jìn)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(xué)因素

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

并不是所有購車人都對(duì)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(shí)代的變化，人們的審美也在變化。過去的年代，人們物質(zhì)文化水平較低，喜歡簡(jiǎn)潔而充滿力量感的東西，于是當(dāng)時(shí)的汽車設(shè)計(jì)棱角分明。現(xiàn)在的生活遠(yuǎn)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(nèi)在本質(zhì)的外在表現(xiàn)，是蘊(yùn)含在事物內(nèi)部的神態(tài)和精神表現(xiàn)。

大眾對(duì)于某種本體形勢(shì)的喜歡其實(shí)是源于最初的那些邊緣實(shí)驗(yàn)，關(guān)于減法的心理需求，最終走到“弧線”便可不必再實(shí)驗(yàn)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(guān)于圓潤的造型審美之脈絡(luò)。