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空力帽把你的頭變大顆了,為什麼還會更快?|降低風阻,只有兩條路

2026 年 9 月 9 日 閱讀時間約 5 分鐘
羅譽寅教練
羅譽寅
IRONMAN® 認證教練 · Lo's Coaching
計時賽選手正面迎風的極低姿勢:戴空力帽、雙手在計時把手上併攏、頭幾乎藏進兩隻手臂之間

每年賽季前,器材的訊息量都會突然變多。這頂帽子標了省幾瓦,那組輪子也標了省幾瓦,連身衣、水壺架、甚至襪子都有自己的一組數字。把它們加一加,一趟 180 公里好像可以省下好幾分鐘。可是真的照著買下去,成績卻常常沒什麼動靜。

那到底哪一筆錢,才真的讓你變快?

這題其實不難判斷,答案藏在 CdA 這三個字母裡面。

一、什麼是 CdA?

CdA 是 coefficient of drag area 的縮寫。有吹過風洞的人會講自己是 0.231、0.2175,講的就是這個數字,越低代表在同樣速度下要花的力氣越少。

香港科技大學風洞實驗室控制室:玻璃後方的選手趴在計時車上,控制台上方的看板顯示風速 0、溫度 21.1
2026 年 1 月 14 日,我在香港協助選手巴斯,到香港科技大學的風洞實驗室進行 CdA 測試。

它是兩個數字相乘出來的:阻力係數(coefficient of drag,Cd)跟迎風面積(frontal area,A)。

Cd 講的是氣流繞過一個物體有多順。A 講的是你連人帶車,正面對著風的那個面積有多大。

這兩件事各走各的。所以你能做的動作只有兩種:改變形狀,讓氣流走得順一點;或者把自己變小。不管你換任何裝備,或做任何姿勢上的調整,只要沒有改變這兩點,它就不會讓你變快。

CdA 你連人帶車的空氣阻力面積 × Cd 阻力係數 coefficient of drag 讓氣流繞過你的時候走得順一點 A 迎風面積 frontal area 把正面迎風的面積變小 車架、輪組、安全帽做成流線形 連身衣、三鐵衣、小腿套的顆粒紋路 多付摩擦阻力,換掉壓力阻力 進計時把手,把軀幹放低 收窄肩寬、把頭收進肩線裡 身形與體重本身 不管換什麼裝備、怎麼調姿勢,沒有改變這兩點,就不會讓你變快。
降低風阻的所有手段,最後都會落在這兩欄的其中一欄。看不出來一件器材屬於哪一欄,那它多半哪一欄都不屬於。

二、第一條路:讓氣流走得順

拿高爾夫球來看最清楚。

一顆表面光滑、沒有凹洞的球飛出去,氣流走到球體最寬的地方就會離開球面,後面拖著一大團亂流。那團亂流是一個低壓區,會把球往後拉。這種阻力叫壓力阻力(pressure drag),光滑球的 Cd 大約 0.5。

凹洞的作用是把貼著球面的那層空氣攪亂。空氣變亂之後反而黏得更牢,分離的位置往後推,球後面的低壓區就縮小了。這個動作有專有名詞,叫擾亂邊界層(trip the boundary layer)。

凹洞做的事:讓氣流晚一點離開球面 分離點越往後,球後面那團低壓尾流就越薄,把球往後拉的力量也越小 光滑的球 Cd 約 0.5 分離點 層流邊界層 laminar boundary layer 厚尾流 阻力大 高爾夫球 分離點往後推 凹洞在這裡擾亂邊界層 轉捩 transition 紊流邊界層 turbulent boundary layer 層流邊界層 laminar boundary layer 薄尾流 阻力小 多付一點摩擦阻力,換掉貴很多的壓力阻力
上面是光滑球:貼著球面的那層空氣是層流,走到球體最寬處之前就脫離球面,後面拖著一大團低壓尾流。下面是高爾夫球:凹洞在球面前段就把邊界層擾亂成紊流,空氣反而黏得更牢,一路撐到球體後半才分離,尾流跟著變薄。示意圖,畫的是機制,不是風洞流場的實測結果。

凹洞是退而求其次的做法。球是圓的,形狀改不了,只能在表面動手腳,讓氣流晚一點離開。

如果形狀本來就可以改,那有更直接的做法:把後面拉長、收尖,讓截面慢慢收窄,氣流根本不必突然脫離。車架、輪組、安全帽做成流線形,走的就是這一種。它跟凹洞的目標一樣,都在把 Cd 壓下來,但手段不同:凹洞改的是表面,流線形改的是形狀本身。這些年廠商在這件事上做得越來越好,無論鐵人三項還是公路車賽場,均速一年比一年快,器材在裡面幫了不少忙。

計時車側面特寫:翼型車架、深框輪組、藏在車身裡的水壺與線材
翼型車架、深框輪組、藏進車身的水壺與線材,全部都在做同一件事:讓氣流繞過去的時候順一點。這一欄,廠商已經幫你做完了。

最麻煩的其實是騎車的那個人。

人體是一堆圓柱組成的:兩隻手臂、兩條大腿、一顆頭、一段軀幹。氣流在每一根圓柱的最寬處都要分離一次,留下來的尾流比高爾夫球那團大得多。連身衣、三鐵衣、小腿套上面那些顆粒紋路,做的就是凹洞那件事:先製造一點摩擦阻力(friction drag),去換掉貴很多的壓力阻力。兩害相權取其輕而已。

三、第二條路:把自己變小

你的車、你的輪組、你的帽子加起來,都不是你最大的對手。

你騎車時要切開的那一團空氣,大約八成是被你的身體擋下來的,車子只占兩成。

所以進計時把手這個動作,把胸口收起來讓氣流順一點只是附帶效果,它主要在做的是把迎風面積砍掉一大塊。

「先調姿勢,再買裝備」這句話很多人都講過,真正的理由就是這個八成。你可以把車架、輪組、帽子、車衣全部買到頂,那也只是在兩成裡面做文章。

計時車正面視角:選手趴在計時把手上,肩膀收進手臂後方、軀幹壓低,正面迎風的面積被縮到最小
從正面看過去,你騎車時要切開的空氣,就是這麼大一片。趴上計時把手之後,肩膀收進手臂後面、軀幹壓扁,擋風的面積比坐直時小了一大截;八成的風阻,就是在這個畫面裡決定的。

照上面的邏輯推下去,姿勢壓得越低、面積越小就越快。實際上沒有這麼單純。

Faulkner 與 Jobling(2020)找來 11 位受過訓練的車手,比較幾種不同的計時姿勢。[1]髖角壓到 12°(最趴的那一組)時,選手的閾值功率比自選姿勢掉了 16 瓦;但把功率、CdA 與耗氧量放進同一個式子算出來的空力/生理經濟性,這個角度反而是最好的。那個數字可以讀成「同樣一份力氣換到多少速度」,越高越划算,12° 這一組就是三個角度裡最高的。

同一個動作同時發生兩件事:面積變小了,你能踩出來的功率也變小了。你要找的是這兩件事相除之後最高的那個點,不是 CdA 最低的那個點。

髖角壓到 12°,同時發生兩件事 Faulkner 與 Jobling(2020),11 位受過訓練的車手,實驗室測試 空力/生理經濟性 W·CdA⁻¹·L⁻¹·min⁻¹(越高越好) 髖角 12° 384 自選姿勢 367 髖角 24° 338 0 −16 W 同一個角度,閾值功率比自選姿勢掉了 16 瓦 面積變小的同時,你能踩出來的功率也變小。 要找的是這兩件事相除之後最高的那個點,不是 CdA 最低的那個點。
經濟性最高的角度,剛好也是功率掉最多的角度。資料來源:Faulkner & Jobling (2020), IJSPP 16(1), 51–58。

作者自己的結論也只推到短距離計時賽。Husband(2024)從 16,578 篇文獻裡篩出 47 篇談自行車 fitting 的研究(座墊高度、軀幹角度、曲柄長這些設定都算),用 NIH 的工具跑完品質評估,沒有一篇稱得上良好,5 篇尚可、33 篇是差。[2]更關鍵的是,這類測試多半在實驗室裡跑幾十分鐘就結束,姿勢壓低超過三小時之後功率會掉多少,還沒有人做過。而我們的 226 騎車段動輒五、六個小時。

對鐵人來說,這 16 瓦其實不是最該盯的地方。真正要顧的是舒適度,還有長時間維持功率的能力:騎到第四、第五個小時,你還趴不趴得住這個姿勢?下車之後那 42 公里,會不會被這個姿勢拖累?實驗室裡經濟性最好的那個角度,如果你撐四十分鐘就開始腰痠、下車跑步腿是硬的,對你來說就是錯的角度。

四、回頭看那頂帽子

空力安全帽讓你的頭明顯變大顆,A 確實變大了。但它同時把 Cd 壓下來,而 CdA 是這兩個數字相乘。所以要看哪一邊比較多:Cd 省下來的比 A 增加的多,CdA 就會比不戴的時候低,低多少就是你變快多少;省不回來的帽子,就只剩下安全的功能。

同一個算式套在衣服上:你穿上任何一件車衣,面積其實都在增加。Fast or Fiction 的測試團隊提到,他們實測看過車衣讓選手的阻力變大,也看過疊穿兩層空力衣反而更慢,多出來的面積是一個原因,另一個是疊上去之後,原本靠紋路擾亂邊界層的效果被破壞掉了。

一頂帽子、一件衣服的加減法 面積一定增加;能不能變快,看 Cd 壓下來的幅度夠不夠抵銷(示意,非實測數值) 壓得下來的帽子 迎風面積 A +6% 阻力係數 Cd −11% 淨 CdA −5% 真的變快 壓不下來的帽子 迎風面積 A +6% 阻力係數 Cd −4% 淨 CdA +2% 白戴一場 疊穿兩層空力衣 迎風面積 A +5% 阻力係數 Cd 0% 紋路被蓋住,效果沒了 淨 CdA +5% 反而更慢
這三格的百分比是示意,用來看加減法怎麼運作,不是任何一頂帽子或一件衣服的實測值。第三格對應的是 Fast or Fiction 團隊在風洞與實地測試看到的情況。

五、那姿勢跟器材,該先動哪一個?

姿勢先調到你能撐完全場的樣子,再談要買什麼。八成的風阻在你身上,改這裡才動得到大頭;器材買得再頂,能動的也只有剩下的兩成。

姿勢改完之後,裝備要重新驗一次。這點很多人會漏掉:同一頂帽子、同一件連身衣,在你舊的姿勢上有效,換到新姿勢可能就沒效,甚至變差。順序倒過來做,前面花的錢會白花。

判斷一件器材,只問兩句話:它是在讓氣流走得更順,還是在把我變小?

看姿勢也別只看 CdA,至少要把長騎後段的功率一起拉出來對。你撐不住趴姿、功率開始往下掉,這件事你當下一定知道;你當下判斷不了的是這筆交易划不划算:省下的那點風阻,換不換得回丟掉的瓦數跟後面那 42 公里。這只能靠事後的檔案回頭對。

這件事我最近在開發一個工具來處理。以前想知道自己的 CdA,要嘛花大錢進風洞,要嘛買一套很貴的車上感測器。我的做法是拿你平常上傳的功率與速度檔回推 CdA,成本低得多,而且可以一次一次存起來看趨勢:今年調過的姿勢、換過的裝備,到底有沒有比去年省,不必再憑感覺去猜。

它還會把 CdA 拿去排比賽計畫。你的 FTP、賽道資料與當天的天氣條件跟 CdA 放進同一個算式,它會算出騎車段要用幾瓦、會騎出什麼時間,出發前就排好,不必騎到一半再猜。

還在測試階段,條件也有限制:路段要挑得對、風不能太亂。等它穩了,我再用實際的案例寫一篇。

如果你比的是爬升很多的山路賽,或者你大部分的比賽時間都落在時速 30 公里以下,上面這個排序你可以整個放掉,先去處理功率跟體重;因為空力要在速度夠快的時候才划算。

同樣一個 10% 的 CdA 改善,時速決定它值幾瓦 CdA 0.30 → 0.27、空氣密度 1.2 kg/m³、無風平路。省下的功率 = ½ρ·ΔCdA·v³ 0 10 20 30 省下的瓦數(W) 3.1 6.0 10.4 16.5 24.7 35.2 差距從這裡開始拉開 20 25 30 35 40 45 騎乘時速(km/h)
同一筆錢、同一個 10% 的改善,時速 20 公里只值 3.1 瓦,時速 45 公里值 35.2 瓦,中間差了十倍以上。爬升多的山路賽把時間都花在低速上,空力省到的瓦數就很有限。這張圖只算空氣阻力,滾動阻力與爬坡功率不在裡面。

所以下次看到一件器材標榜省了幾瓦,先問它是在讓氣流走得更順,還是在把你變小。如果兩句都答不出來的,那幾瓦就不會出現在你的成績單上。


參考文獻:

  1. Faulkner, S. H., & Jobling, P. (2020). The Effect of Upper-Body Positioning on the Aerodynamic-Physiological Economy of Time-Trial Cycling. International Journal of Sports Physiology and Performance, 16(1), 51–58. https://doi.org/10.1123/ijspp.2019-0547
  2. Husband, S. P., Wainwright, B., Wilson, F., Crump, D., Mockler, D., Carragher, P., Nugent, F., & Simms, C. K. (2024). Cycling position optimisation – a systematic review of the impact of positional changes on biomechanical and physiological factors in cycling. Journal of Sports Sciences, 42(15), 1477–1490. https://doi.org/10.1080/02640414.2024.2394752
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