當前位置: 華文星空 > 汽車

賽車一般都使用尾翼改善空氣動力,為何沒有使用側翼的?

2024-11-03汽車

麻煩你首先定義一下什麽叫」側翼「?在車的兩側向飛機一樣伸出翅膀嗎?那車輛如何比賽呢,超車都有點困難吧。。。

但是實際上,首先,尾翼從來都只是空氣動力學的部件之一,甚至都不是貢獻最大的。

比如我們來看看2022年前的F1賽車(先不講」地面效應「,後面說)的下壓力分布:

2022年前得F1賽車下壓力分配

可以看到,尾翼只占了25%的下壓力,其比重和前翼相同。真正的下壓力大頭是車底擾流和擴散器,占了65%!

從這個角度來說,你有沒有想過,賽車的車身和車底本身,就是起到了你說的」側翼「的作用?

如果覺得還不像的話,看看2022年開始的F1賽車吧。下圖包括了一個直觀的對比,下面的2021年賽車的車底形狀大致貢獻了上圖的分配比例,而2022年的賽車顯著得不一樣了。

2021年和2022年規則F1賽車得車底形狀變化

變化在哪裏了?其實是從2022年開始,F1重新引入了「地面效應」概念。在70年代的F1上(比如蓮花78)就開始使用了。原理非常簡單,一看截面你就明白了:

70年代地面效應賽車的側箱剖面示意圖

整個側箱的剖面看起來像是一個倒置的機翼。這樣透過上表面的空氣未被壓縮,而透過下表面的空氣在車底和地面之間經過一個截面的變化。在截面最小的地方,空氣流速最大,也就會產生最小的壓強(流體力學中的「文丘裏通道」)。而上下表面的壓力差就產生了一個非常大的下壓力。

反過來說,整個F1賽車的車身就是一個反置的機翼。是否能滿足你的「側翼」要求?

2022年開始的F1賽車重新采用了這個原理。在風洞模型上看得更清晰

2022年起的F1賽車重新引入了地面效應

當然,每個車隊的設計都會有所不同,一般都是每一家的秘密。偶爾當有小可愛們撞車需要起吊救援的時候,我們可以看到它們車底設計的真容:

即便不是F1,而是使用量產車白車身改制的賽車(比如GT3),下壓力來源也不僅是尾翼。事實上,如果太依靠尾翼,車會幾乎無法駕駛(空氣下壓力嚴重偏後軸)。

GT3的外觀

以GT3賽車為例,其「空氣動力學部件」主要指以下幾個部份:

  1. 尾翼
  2. 前唇(air splitter)
  3. 車底和擴散器(及側裙)
  4. 其他附件,如dive plane、輪拱抽亂流設計等

前唇和車底及擴散器貢獻的下壓力是不比尾翼小的。

比如下圖AMG GT3的登錄檔中的車底設計。拋開那幾個NACA duct不談,在前唇後方就有擴散設計(通往前輪拱),以及將亂流擠出車底的設計。中間部份是個非常大的平面,到車尾後靠擴散器對氣流進行減速(反過來是保持車底氣流處於高速狀態)

我們再看下,即便最接近普通轎車的房車賽事「Touring car」,其空氣動力學部件也包括了至少前唇和尾翼。在當前流行的TCR中技術規則允許車尾擴散器,但由於同時又不允許封閉車底,大多數制造商覺得單獨擴散器沒用也就不使用了。前唇是非常重要的用於平衡前後空氣下壓力的部件。

前輪驅動的TCR賽車

當然,閉輪賽車中空氣動力學的極致大概是利曼原型車了(LMP3/2/1、LMH、LMDH),但總體而言也是用車身做空氣動力學部件。

利曼原型車的CFD計算截圖