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风洞测试 vs 比赛功率文件:同一个人的 CdA,两种量法差 0.8%

CdA 谁都能报一个数字,要验证就得花钱。市面上的气动产品几乎都会标一个,却很少告诉你那是拿什么量出来的。
所以我把自己的数字摊出来,拿目前最能把话讲死的仪器,也就是风洞,对过一次。
李鹏程是我带的选手,226 完赛成绩是 8 小时 17 分。2026 年 1 月,他带着比赛装备进了香港科技大学的风洞,那天测了好几款气动头盔和轮组。半年后他去比 IRONMAN 汉堡。我把那场比赛的功率文件喂进 AeroPacer,引擎完全没看过风洞结果,直接反解他的风阻面积。

| 方法 | CdA | 条件 |
|---|---|---|
| HKUST AAF 风洞 | 0.2123 m² | 0° 偏航、45 km/h、力天平测量、两次重复 |
| AeroPacer 反解比赛文件 | 0.214 m² | IRONMAN 汉堡 180 公里、4.3 小时 |
| 差距 | +0.0017 m²,+0.8% | 45 km/h 下约 2 瓦 |
差 0.8%,换成瓦数大约 2 瓦。数字很漂亮,但只看这一行会看错,下面把它拆开来讲。
装备对不对得上,决定这场比较成不成立
风洞量的是一个人加上一组特定的装备,换掉任何一样,答案就变。所以风洞那一组配置,必须就是他比赛当天用的那一组,这场比较才站得住。
那么多组配置里,对得上比赛日的是:Trek 车架、Van Rysel 头盔、108 前轮配碟轮、直纹腿套、新的连身衣,还有很关键的一项:标准号码布。我是照他汉堡当天的穿着挑这一组,没去挑量出来最接近的那组。
另一组配置只差在换成 aero 号码布,其他完全一样,量到 0.2105。拿那一组来比,差距就变成 1.7%。两个数字我都可以引用,照比赛日装备去配是站得住脚的做法。这次刚好对我有利,但另一个数字我一样摆出来。
风洞量到了什么
单点:0° 偏航、45 km/h、力天平、固定姿势。跑了两次,两次都是 0.2123。风洞能当基准,靠的就是这种重复性。
比赛文件算出了什么
引擎用的是大家都在用的那条功率方程式,只是倒过来跑。正着算,你知道一个人的风阻,去求他维持某个速度要几瓦;倒着算,你知道功率和速度,去求风阻。方程式本身不难,难的是在真实道路上,有四件事会让算出来的风阻失真:
- 风。 要算的是选手实际迎到的空气速度,对地速度还得加上风。气象站的风量在 10 米高,得换算到骑乘高度。
- 坡度。 在耐力速度下,坡度差一个百分点,就足以把整个风阻项淹掉。
- 姿势。 一个骑了四小时的人,不会一直维持他在风洞里摆出来的那个姿势。
- 跟骑与刹车。 跟骑会让风阻变小,刹车会耗掉一部分功,这两件事功率文件都看不到,最后都会算进风阻里,让 CdA 估偏。
引擎把整趟骑乘切成固定长度的短窗口,只留下数据正常的那些:速度稳、功率有效、人确实在动。窗口中间有转弯的丢掉,过弯代表姿势变了,也代表刹了车。偏航角太大的也丢掉,CdA 本来就会随偏航角改变,只有低偏航的样本才该放在一起算。窗口头尾速度有变的,那段动能差会放回力平衡里一起算,免得混进风阻。
汉堡这个文件,这样筛完剩下 1058 个可用窗口。
往返配对
汉堡的自行车道会让你在同一段路上来回各骑一次,所以大部分窗口都找得到一个镜像:同一段柏油路,反方向。把这两个配成一对取平均,两个最大的误差来源就互相抵消掉了。同一段坡,某个方向读得偏陡,反方向就会读得偏缓;某个方向顺风让风阻估得偏低,反方向就会估得偏高。坡度和风都不需要量得多准,配对法只需要两个方向的误差刚好正负相反。
1058 个窗口浓缩成 283 组往返配对,最后报出来的估算值就是从这些配对算的。
能量闭合交叉验证
第二种方法跟上面完全独立。路线只要绕回起点形成一个闭合圈,爬升的每一米也都会下降回来,重力在整圈上净值为零。选手踩进去的功,只能消耗在风阻和滚阻上,所以直接用整圈的能量账就能一步解出 CdA,完全用不到上面那套窗口逻辑。
这个方法给出 0.234,比配对值高约 9%。方向完全符合预期:四小时里每一次刹车都会倒掉一些能量,能量账会把它算到空气头上。所以我只拿它确认方向和大小对不对;它要是比配对值还低,我才会担心。
分布
配对算出来的是中位数,要连同分布一起看:283 组配对的中间一半落在 0.200 到 0.233 之间。
引擎会把每个文件算两次,一次用当天实测的风、一次当作没有风,然后留下比较收敛的那个答案。汉堡留下的是无风那次:把实测的风加进去,分布反而变散。在来回赛道上这是意料中的结果,往返配对本身已经把大部分的风抵消掉了。
这两个数字本来就不该相等
风洞量的是一个姿势、一个偏航角、一个速度,在架台上量一趟。比赛文件涵盖的是 4.3 小时:他换了几百次姿势、遇到当天各种方向的侧风、骑在真实的柏油路上,而且会累。两者关系很密切,但量的本来就是两件事。
真的完全一样,我反而会先怀疑。我还没看过有人能把风洞里的姿势维持四个小时。
那 0.8% 到底说明了什么?说明这套反解方法没有大到有影响的系统性偏差,而且他比赛时的平均姿势,跟他在风洞里摆的姿势很接近。它不等于“AeroPacer 准到 0.8%”,这句话我不会写。
这个吻合有多少是运气
有四件事可能让这个数字凑巧这么接近。
样本只有一个人。 这是 n = 1,只能算一次查核。真正的验证研究是64 个实骑功率文件重放,这个站上的准度宣称是从那里来的。
0.8% 比数据本身给得出的精度还细。 配对的中间一半从 0.200 到 0.233,宽度大约是中位数的 15%。中位数刚好落在风洞值的 0.8% 以内,有运气成分。数据真正撑得起的说法比较保守,但比较有用:风洞值落在估算分布里,而且靠近中间。
滚阻和体重是假设,而且它们跟风阻此消彼长。 这次反解用的是连人带车 80 公斤、Crr 0.0040。在他的比赛速度下,Crr 差 0.0005,CdA 的估算值就会跑掉约 0.005,是这次差距的三倍。一条轮胎在没量过的路面上,Crr 差 0.0005 是很平常的误差。系统重量差 2 公斤,会跑掉约 0.001。差 0.8% 很漂亮,但它底下的滚阻假设,误差本来就比 0.8% 大。报一个 1% 以内的气动结果,却不交代滚阻是怎么假设的,话就只讲了一半。
汉堡这种赛道,本来就是这套方法最拿手的。 平路、来回、长时间稳定输出,已经很接近最理想的状况。换成多坡赛道、可以跟骑的比赛,或是一个整天坐直骑的人,估出来都会更差,引擎也会把这种文件标记出来。
另一个独立的数字:Kona 2024
他 2024 年的 Kona,用一套更早、更粗糙的整场能量法算出来是 0.205,比风洞低 3.4%。赛道、年份、算法都不一样,那时候的装备也不一定跟风洞那一组相同,所以这个数字只能看方向。
三种方法、两个洲的比赛加上一座香港的实验室,数字全部落在 0.205 到 0.214 之间。三个数字没有一个完全吻合,但都指向同一个范围。
如果你不是李鹏程,这代表什么
这一次,比赛文件反解出来的 CdA 跟风洞的差距,比滚阻和系统重量这些本来就估不准的条件还小。一个人的查核不能保证你也会这么接近,但拿来订配速目标,这个精度够用。拿来判断某顶头盔是不是比另一顶好 3 瓦,就不够了,单一个比赛文件分辨不了这么小的差距。
这一次,我拿风洞验了自己的数字。下一次该拿去验的,是你的比赛文件。
可信度说明
- 这篇的每个数字都来自风洞报告,以及引擎对那个文件留存的估算记录。0.8% 是 0.0017 除以 0.2123;0.0017 在风洞的空气密度、45 km/h 下,大约是 2 瓦。
- 风洞配置是在跑这场比较之前,就照比赛日装备配好的,另一组配置的结果也一并公布在上面。
- 这个比赛文件没有拿来调校过任何参数。算出 0.214 的引擎版本,就是这个站正在跑的版本。
- 窗口长度、航向与偏航的剔除门槛属于引擎内部,不公开。会影响结果的数字则全部在这里:1058 个窗口、283 组配对、80 公斤、Crr 0.0040、中位数 0.214、中间一半 0.200 到 0.233、能量闭合 0.234。
