空气动力学之桃园三结义

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多年以后，已成为某著名车企打工人的张三站在自家的桃园中，总是会想起他爹和大伯、二伯结义的那个下午。

彼时，改革的春风已经在神州大地上吹拂了十几个年头。张三他爹靠着在镇上屠猪卖酒，积累了一些家底。人富裕了之后便想附庸风雅，从精神上提高自己，但他爹对文学作品还看不太懂，只能读一些汽车杂志之类的科普。

相较之下，大伯和二伯则显得更有文化。二伯天生英俊潇洒，又自学了不少课本，不过由于家中经济条件不太好，只能摆摊卖书。而大伯出身武术世家，曾跟着父亲学过一招半式，但大伯不爱武装爱物理，当年也是全镇唯一的大学生，受了几年高等教育后回到镇上当起了高中物理教师。

不过他爹和大伯、二伯的结义，还要从一头猪说起 ......

01、故事的引子

那是新年后的一日，张三还未开学。他爹刚杀了一头猪，但正月已经过半，肉的需求量大减。眼瞅着春天都来了，天气也渐渐暖和起来，可偏偏家里的冰柜又坏了，这肉两天卖不完是会变味的。

张三爹虽然看起来鲁莽，却也不是无良奸商，寻思着门口还有口井，井水较凉，便把一扇猪肉吊到井里。可又怕被别人顺走，就使出浑身力气，搬了块巨石压在井口。

正欲转身离开的时候，张三爹心里突然想到，这左邻右舍也没谁比自己力气更大，如此防人怕是要被人嗤笑。

为显示自己并非小气之人，张三爹便提笔在石头上歪歪扭扭写下“谁能搬开石板，可割走一刀好肉”，写罢还在旁边的石缝里塞了一把刀，而后满意的微微一笑，悠然叫卖去了。

02、二伯的出场

哪知张三爹刚走，便从南边来了一挑担的青衣大汉，扁担两侧各装着一麻袋旧书。他径直走到井边停下，想喝口凉水，一看却被一块大石头盖上了，气的吹胡子瞪眼。

青衣大汉想把石头搬走取水，可力量比起张三爹还是差了那么一点，费了九牛二虎之力，石头还是纹丝不动。

他双手支在膝盖上，低头看了看搁在一旁的扁担，回想起初中课本上阿基米德加杠杆的豪言状语，捡了半截砖头当支点，再拾起扁担用力一撬，巨石便滑落井边。

大汉刚要弯腰取水，冷不防被挂在井里的半条猪吓得一趔趄，差点掉到井里去。“哪个二货把猪肉挂到井里吓俺”，大汉起身骂道。

他又回头撇了眼井边的石头，“咦，这石头上还有字”，大汉弯腰仔细辨认了一番，自言自语道，“谁能搬开石板，可割走一刀好肉”。

“切”，他嗤鼻一笑，手起刀落，毫不客气的片走一大块猪肉，扔到了装书的麻袋上。青衣大汉又舀了一瓢井里的水，喝干后便挑起扁担扬长而去了。

这一切都被骑在墙头啃甘蔗的张三看在眼里。

03、二虎相斗

青衣大汉刚一走开，张三便从墙上哧溜下来，一溜烟跑到街上寻到爹，把大汉如何撬石头取肉，还嘲笑爹的字写得丑，添油加醋的讲述起来。

“他人在哪儿？带我去寻他”，没等张三把话讲完，他爹便咆哮起来，撂下肉摊，拎起张三就要去找那大汉。

“就是他，你看，憋红的脸还没消呢”，张三指着远处一个身影，遥见那个青衣大汉手里攥着一杆秤，正在称书。

“哟，头一回见这书都论斤卖了，爹，我去挑几斤，刚好抵咱们的肉钱”。在那个精神生活并不富裕的年代，张三觉得这是个搜集课外读物的好机会。

“你先闪边儿去”，他爹推开张三，三步并作两步走到大汉跟前，指着他骂道，“你个卖盗版书的，为何偷俺的猪肉？”

那大汉也不甘示弱，叫道，“我道是谁，原来是个杀猪的。怎么，你赌的起，输不起吗？”

张三爹恼的气都不打一处来，“你，你有本事别用撬棍啊，你不讲武德”。

“环眼贼，你莫要血口喷人，武德二字，还轮不到你说”，那大汉吼道。

听到“环眼贼”三个字，张三有点后悔给他爹通风报信了。他知道，他爹最忌讳别人说出这三个字，只有他娘才敢这么叫。

一场三百回合的恶战在所难免。张三已经记不清楚是谁先动的手，现场如同起了一阵狂风，刹那间书页在空中飞舞。

04、一龙分二虎

就在张三准备回家叫他娘来劝架的时候，另一位略年长的布衣男子跳到当街，仿佛从天而降一般，双手分别握住了他爹和青衣大汉的手臂，大声喝到，“二位住手，有话好好说”。

张三他爹和青衣大汉还想再战，可这布衣男子虽看起来瘦弱，胡须也稀疏了，但功夫确实灵巧——不知他施了什么法门，二人虽有再斗之心，手臂却使不上力。

于是二人暗暗心生佩服，便不再僵持，趁着围观群众连连叫好的间隙，收了拳脚。

俗话说，不打不相识。张三他爹为还劝架之情，也尽地主之谊，邀请布衣男子和青衣大汉到家中做客。于是把酒言欢，越聊越投机。

05、桃园三结义

酒过三巡之后，三人都有些飘飘然了。布衣男子开口道，“我等以往不曾谋面，但志趣相投，依我看，我们以后就以兄弟相称如何？”

“甚好！这提议甚好，俺家后院刚好有个桃园，咱们就在那里结为兄弟吧”，张三爹生性痛快，拉起两位客人便往后院走去。

“三儿，把酒肉都端过来”，张三爹吩咐道。一通叩首之后，另外两人便成了张三的大伯和二伯。

完事儿之后三人回到堂屋继续他们的话题，从国家大政到人世百态，从天文地理到流体力学。

张三在一旁刚开始听得津津有味，不过自己也插不上话，久了觉得无聊，于是拿起了一本粘满猪油的《汽车知识》来翻。

大伯撇了一眼张三手中的杂志，只见封面上赫然写着几个大字，“像开飞机一样开汽车”。便说到，“大侄子，没想到你对汽车挺感兴趣，咋样，长大以后想当司机？”

“那当然，我长大了还要开赛车呢”，张三头也没抬的回答道。

06、大哥就是大哥

没想到这又打开了另一个话匣子。

作为物理老师的大伯悠悠的说到，“想开赛车，那你得懂点车辆性能，尤其是空气动力学的性能”。

“啥？”张三抬起头，面对他的新大伯一脸懵逼，更不曾想到“空气动力学”将会成为伴随他大半生的一个名词。

“这俺也了解点，空气重要着呢”，张三爹抢忙说，“飞机在电视上见过吧？你想想飞机咋飞起来的，它又不会扑棱翅膀，靠啥？靠的就是这空气”。

“那这跟汽车有啥关系？” 张三问道。

张三爹愣了一下，转头看着他的新大哥，眼神里流露着“但求解惑”四个大字。

“大侄子，你知道我和你爹还有你二伯结拜时的誓言吗？有福同享，有难同当！说起这汽车空气动力学啊，也有相依相偎的三兄弟，那就是阻力、升力和侧向力，只要汽车开起来，这三个力就一定会同时存在。” 大伯解释道。

看着张三求知若渴的小眼神，大伯继续说道：“这空气动力学的三兄弟，首先便是老大哥风阻，它不仅和车辆行驶的能耗直接相关，还是体现汽车流线化设计的极致，所以，风阻已然成为各大厂商的必争之地啊。”

07、越来越重要的二哥

大伯话音刚落，读过不少杂志的二伯补充道，“还有啊，大侄子，你想开赛车，只知道风阻可不行，还得懂升力。”  张三和他爹的目光不由得从他大伯转向二伯。

“如果说风阻是坐镇汽车空气动力学性能大营的主帅，那升力就是乱军丛中，斩敌首于马下的先锋，君不见赛车场上，款款车都留着硕大的前唇和尾翼，产生下压力，前后轮胎才能都抓得住地，这样才能加速不打滑，刹车不哧溜，过弯不推头”，二伯讲起话来也绘声绘色，“所以升力才是赛车空气动力学性能的关键先生，就像那关二爷，使得好就过五关斩六将，使不好就败走麦城”。

一时间众人莫不点头如捣蒜，二伯的形象也瞬间高大威武起来。

“随着民用车辆的高速性能不断提升，各大主机厂对于升力的关注也开始不断的增加，俨然成为了空气动力学的二哥。还有啊，升力不仅会直接对车轮抓地力产生影响，它还会改变车身姿态，进一步影响车辆的气动载荷分布...”，二伯继续滔滔不绝。

不过二伯的这番话显然已经超过张三和他爹当前理解力的上限了，父子俩一时间不由得抓耳挠腮。

好在高情商的大伯及时化解了尴尬，没等他二伯这个耿直BOY揪住升力继续发挥，赶忙岔开话题，“空气动力学的三兄弟，且还有一位呢。”

08、三弟其实也不轻

“哦？”，张三和他爹又措手不及的把目光齐刷刷的转向他大伯。

“你们想啊，风阻产生的力是向后的，升力是垂直于地面的，肯定还有一个力是从侧面来的，不过了解的人却不多”。大伯说话时，眼神竟然变得落寞，还轻轻的哼唱：“明明是三个人的电影，你却始终不能留姓名。”

听着大伯的话，张三好像忽然想到了什么，赶忙翻出了橱柜里的一本杂志。“你们看看，这勒芒赛场上，有些车子冲出了赛道，车身上部还呼扇几块板子，想必和这侧边来的力有点关系”。

张三爹一把抢过杂志，并读起了旁边的文字：“许多勒芒赛车的车顶和发罩上，通常设计若干像合页一样可翻开的活动风板，赛车一旦发生侧滑，这些风板受侧风作用自动打开，并产生和车辆滑动方向相反的侧向力，阻止车辆发生侧翻，提高赛车手的生还几率。”

看着频频点头的大伯和二伯，张三也似乎悟到了什么。那是一个汽车空气动力学刚刚在华夏大地起步的年代，三位长辈的谈话给张三幼小的心灵带来了延绵不绝的启发。

09、关于三弟的延伸

许久以后，张三还了解到，对于侧向力，赛车的气动攻城狮们还有着更绝妙的考量。在F1的赛场上，垂直尾翼常被置于车尾， 在平直路段，其作用类似于火箭的稳定尾翼，可增强车辆的行驶稳定性；而到了弯心，垂直尾翼又会给整车提供侧向力的支撑，增强过弯能力。

而在2017年后，F1赛事发布了新规以控制后尾翼的尺寸，赛车的后水平尾翼不得不压低——这意味着它将处于空气流动不良的区域，垂直尾翼又有了新的作用——较大的垂直尾翼有利于理顺后部气流，提高后水平尾翼的利用效率，并给后水平尾翼带来更好的支撑。

而这么优秀而又拉风的设计，跑车也当仁不让，下图的兰博基尼Veneno Roadster以及大家更熟知的梅赛德斯AMG Project One便是例证。这些梦想中的座驾，连同它们背后美妙的机理，留给了张三无穷的遐想与欢愉。

后记：

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。多年以后，大学毕业的张三拿到了某汽车大厂的offer，而且是自己一直向往的空气动力学团队。入职当天，他领到了属于自己的工牌，内心久久不能平静。他爹和大伯、二伯的故事已经过去，自己的未来才刚刚开始。

正当张三若然失神的时候，远处走过来两个年轻人，好像也是来报到的。不知道这二人又是什么专业的，张三想着，便迎了过去…

欲知后事如何，且听下回分解。

来源：LBM与流体力学微信公众号（ID：LBMCFD），作者：卢比与钢蛋。