问题[51,61]在原理上，通过计算流动和提供这些仿真数据，确定激励动力学是可能的然而，因为涉及基于时间的现象，要进行瞬态流动计算。这必须包括足够的时间跨度，特别是考虑随机侧风干扰，以便可能在频率域进行评价。这通常导致巨大的成本和努力，因为其不能在可接受的时间范围内处理，即使有最现代化的计算机能力。
一个有希望的可能性，是放弃人工产生侧风，相反使用测试信号。这保证了仿真包含在迎风面和被风面压力形成的真实动态表示。在理想情况下，测试可以在随机侧风条件下使用测试车辆实现，并且这种方式记录的风激励信号可以作为输入参数带人仿真中。如果这是不可能的，例如因为要研究原型，可以使用类似车身形状的测试结果[51]
16.7 结论
空气动力学对车辆动力学施加了持久的影响，低阻力可以减少燃油消耗和增加性能。因此，车辆空气动力学研发的目标在于最小化阻力。升力、俯仰力矩和导致的风力侧向分量，是侧向动力学的决定性参数。因此，驾驶员和车辆的相互作用非常重要，优化其也要注意考虑升力和阻力之间的相互作用。空气动力和力矩取决于车辆的基本形状，尤其是后部形状。斜背式车辆有相当低的阻力和趋向于适当的升力;而快背式车辆有高的阻力和高的升力，尤其是在后轴;与快背式车辆相比，直背式车辆有更高的阻力和趋向于低的升力，甚至负升力。
阻力的一个分量由形成的纵向涡流产生，主要发生在后部。这个分量称为涡流阻力，其以二次方形式取决于由纵向涡流产生的升力。由于阻力和升力彼此依赖，对于空气动力研发，不同的后部形状必须进行不同的处理。减少施加在正升力车辆阻力的措施，可能对负升力车辆有相反的作用。
如所有其他空气动力和力矩一样，升力也随道路速度二次方增加并施加车轮载荷。因此，导致侧向控制能力减少。通常，前轴和后轴的载荷受到升力影响的程度不同，这影响车辆的固有转向行为。例如，由于法向轮胎力和侧向轮胎控制力之间的回归关系，受到非稳态流动条件触发的升力波动有同样的影响。在倾斜气流中，例如侧风，车辆受到侧向力、横摆力矩和侧倾力矩。这使得车辆离开原路径，强迫驾驶员施加转向。在拟稳态条件下，这个过程已经得到长期观察。然而，在过去几年，强化了对这种称为侧风灵敏度现象的非稳态考虑。从拟稳态观点而言，侧向力和横摆力矩应当尽可能低。从非稳态考虑而言，还不能做出这个方面的一般结论。
因此，要研究由驾驶员和车辆组成的整个系统。通过空气动力学和动力学措施，简单地最小化车辆对侧风的反应是不够的。考虑系统作为整体，驾驶员的影响可以否定或逆转为优化车辆的措施。因此，要更重点考虑驾驶员。通过评价驾驶员的转向干预，可能研究和优化驾驶员和车辆之间的相互作用。因此，合适的驾驶员模型，可以适应驾驶车辆的转向特性，要集成到虚拟研究中。
进一步应当考虑的方面，是车辆空气动力激励的非稳态特性。在尝试准确描述车辆激励的过程中，迎风面和被风面压力形成取决于时间的行为是复杂的。而且，这种随时间变化的行为，显示了对车辆基本形状的依赖关系。因此，当使用虚拟技术研究不同车身形状时，这一点特别重要。
本章清楚说明了空气动力学考虑，尤其是关于非稳态的升力和侧风行为，在车辆设计开发过程的最早期阶段，必须将这些考虑结合在其中。而且，从侧风行为的例子可以清楚看出，空气动力学和车辆运动动力学之间的接口需要更精确的描述。
本文摘编自《车辆系统动力学手册 第2卷：整车动力学》，机械工业出版社出版，经出版方授权发布。
本丛书对车辆系统动力学建模、分析与优化，车辆概念和空气动力学，充气轮胎和车轮-道路/越野，车辆子系统建模，车辆动力学和主动安全，人机相互作用，智能车辆系统，以及车辆事故重建被动安全进行了全面描述。
本丛书由来自23所大学与9家知名企业的50余位专家共同编写，以科学界与工业界的视角对知识结构进行了平衡，代表了目前车辆系统动力学技术发展的水平，适合汽车工程师与汽车专业师生阅读使用。
来源：机械工业出版社出版
作者：李杰教授领衔翻译
