「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物

「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物
在《赛车空气动力学》这个系列中,我们放弃那些复杂的公式,只来简要说一些和赛车有关的空气动力学原理,以及在车辆设计、调校中对空气动力学的实际应用。
悬挂等部件产生的机械作用力主要在低速行驶中起作用。整车外形产生的空气作用力主要在高速行驶中起作用。
在一条高低速弯兼备的赛道上,车队通常会通过悬挂和尾翼等部件分别设定车辆在低速弯和高速弯中的操控特性。想要赢得更好的成绩,真的应该了解一些赛车的空气动力学特性。
在车辆的空气动力学应用中,主要是要考虑:通过流线外形减小风阻系数、尽量减小正面迎风面积、引导并利用气流。常用的设计方法是:流体仿真模拟、油泥模型风洞测试、实际赛道测试等。
「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物Author / 蟹爪朝天
“扰流板”
通常被翻译为“扰流板”的这个名字容易让人疑惑,原词是Spoiler,在国内通常被叫做小尾翼即和后备箱盖连为一体,没有单独升起来的尾翼。
「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物
如图,GT赛车后部向上翘起的板子即为Spoiler。
对于类似911、野马那样拥有较为平滑后车顶造型的车型来说,其主要作用是牺牲一些正向行驶的风阻系数,让车顶气流在后玻璃附近产生适度的乱流,利用乱流区的高压增加一下车尾向下的空气作用力,以提高后胎的最大附着力。
「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物
在图中可以看出,如果没有这个Spoiler的话,平缓后车顶附近的气流应该是更高速的,也就是更低压的。
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尾部车顶和尾部车底的气压差决定了车尾的空气作用了是向上的还是向下的。车顶压力大于车底压力时,即为将车尾向下压。
「小尾翼」+「前铲」,空气被我们视为无物
根据美国人的研究,Spoiler的高度h大于0.02倍的轴距L时,Spoiler产生的空气作用力是可以增加车尾下压力的。
Spoiler所带来的下压力的大小和车速、正投影(整车在Y平面的投影)面积都是线性关系。
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根据该车型的数据可以计算出,一个5英寸高的Spoiler可以在225km/h的车速下,给正投影面积1.5m²的赛车带来90Kg的下压力,以及40Kg的正向行驶阻力。
车尾更大更有效的Spoiler还有一个作用,就是抑制侧倾,特别是车尾的侧倾。
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对于图中这种后玻璃和后备箱盖之间造型并不平滑的车型来说,Spoiler除了可以增加车尾下压力外,还可以减小正向行驶阻力。
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根据数据曲线可以看出
  • 在Spoiler高度不是很大的情况下,正向行驶阻力是会随着Spoiler高度的增加而减小的。
  • 在Spoiler的高度大于某一值时,正向行驶阻力会转变为随着Spoiler的高度的增加而增加。

曲线中车头空气下压力的减小是因为车尾空气下压力作用在整车上时,会对车头有抬升效果,这种抬升又会导致底盘前部的气压增大。
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“前铲”
国内通常叫“前铲”原词为Dam,或者叫前Spoiler。
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即为前杠下边向下突出底盘平面的小沿。
其作用是减少进入车底的空气量,进而减少正向行驶的阻力和增加空气下压力。在很多原厂车中,考虑到通过性及可能经常刮蹭,这部分通常会用软橡胶材质的。
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从测试曲线中可以看出
  • 在下端高度相同的情况下,Dam的安装位置越靠前,其减阻效果越好,车头空气下压力的提升效果也越好;其下端向前倾斜的角度不宜过大。

除了进入车底的气流外,前唇的形状、位置、角度等数据还会影响到进入中网的气流以及引导至车身两侧的气流等。
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空气动力是个牵扯范围较大的系统工程,建议尽量做流体建模后安装实际测试。如果你的车型上这个部件被减配了,按照原厂的型号恢复即可。
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