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前翼、扩散器、尾翼分别会受到整车哪个部分(包括空套)的影响呢?

想知道F1赛车“越快越稳”的秘密吗?

只要是看过一眼F1比赛的朋友,一定会被赛车独特的外观吸引,这其中包括了我们比较熟悉的前翼和尾翼。近些年F1赛车有了越来越夸张的空套设计,各家F1车队每年都会花重金在空套的研发设计上,这究竟是为何?空套对于赛车的意义何在?

空气动力学作为流体力学的一个重要分支,对汽车的经济性、操纵性、动力性等方面都有很大影响,对F1这样的顶级赛事来说更是研发工作的重中之重。

今天的F1赛事,在赛车的动力单元,包括发动机、涡轮增压器和能量回收系统的研发水平相对稳定的情况下,空气动力学几乎主宰了一辆方程式赛车的全部性能。

F1赛车可在5秒内提速至200km/h,极速可超过350km/h。但F1赛道直道少,弯道多,单纯靠引擎来提高直道上的尾速对F1赛事的意义并不是最大的。我们知道汽车在弯道中都有极限,超过极限就容易出现推头或者甩尾,甚至冲出跑道的情况。如果在弯道中轮胎没有充足的抓地力,即便有再强劲的动力也发挥不出来。为了提高F1赛车的极限,赛车上开始加入了空气动力学套件。

首先我们要对空套(即空气动力学套件,后文都将用空套代指)有一个简单的认识。加入空套的目的就是为了增加赛车的负升力,负升力也就是我们常说的下压力,是相对飞机机翼的升力提出的。飞机机翼是为了给飞机提供升力使飞机能够起飞,而F1赛车上的空套就刚好相反。F1上的空套是为了给赛车提供充足的下压力使其能够紧紧抓住地面,以提高赛车在弯道中的极限,可以让赛车能够以尽可能高的车速通过弯道以提高比赛成绩。

前翼和尾翼中起主要作用的部分是翼片,其产生下压力的原理和飞机翅膀产生升力的原理完全相同,我们可以简单理解为赛车上的翼片就是倒置过来的飞机机翼。根据伯努利定理,流速越大的地方压强越小。赛车翼片的下表面面积大,空气流速快,压强小;上表面面积小,空气流速小,压强大。因此就会对翼片产生向下的合力,也就是我们常说的下压力。

前翼除了能提供部分下压力以外,更重要的作用是整车气流管理的起点。前翼制造的湍流可控制前轮转动产生的乱流,尽可能地将他们向外推开,避免乱流进入车底影响扩散器的气动性能。即便是在转向过程中,前翼也能正常发挥作用。如果没有前翼,前轮形成的乱流会直接撞击后轮,这虽能够减小后轮的阻力,但对车底的气动来说却是灾难。

尾翼:尾翼是安装在车体后侧的气动装置,可提供整车30%的下压力。由于尾翼位置较高,只需要负责产生下压力,因此其结构就相对简单。

在弯道中,尾翼能为高速疾走的赛车提供充足的下压力稳定尾部。但在直道中,尾翼就成了阻力的主要来源。因此,在多弯或较短的赛道中,工程师会将翼片的攻角(可理解为翼片倾斜的角度)尽可能地调大来获取更大的下压力。而在多直道的赛段,如蒙扎赛道(整个赛季中平均车速最高的赛段)中,工程师会将攻角尽可能地调小,来减小高速中的阻力。

在2011年,为了增加比赛中超车的几率,增加比赛的观赏性,国际汽联将DRS系统引入F1赛车中。DRS相当于给尾翼的翼片加入了一套可调节角度的装置。在直道中打开DRS,尾翼翼片的攻角随之调小,空气阻力大幅降低,使赛车在直道上有了更高的尾速,从而增加了超车的几率。

扩散器位于赛车车底,提供了整车40%的下压力。与前翼和尾翼相比,扩散器应用到F1上的时间较晚,但却是F1赛车上最高效的气动装置。与前翼和尾翼的工作方式不同,扩散器在工作时几乎不产生阻力。

赛车底部的高速气流在流经扩散器时,气流由于康达效应会顺着扩散器斜面流动,扩散器部分形成真空区,如同一个抽气泵疯狂地抽出车底部的空气,使底部形成负压区,从而产生巨大的下压力。

不过,扩散器也有它的缺陷。扩散器对赛车底盘和地面之间的距离要求很高,细微的距离变化就会对整车下压力有很大影响。理论上来看,扩散器越低越好,可底盘一旦接触地面后,切断通过扩散器的气流,底部的负压随即消失,扩散器会立刻失效。严重的情况下赛车可能失控,后果不堪设想。

空套给赛车提供的下压力会随着车速的增加发生指数倍的增长,车速越快,下压力越大,赛车也就越稳。在极速状态下,好的空套最多可为赛车提供接近3.6倍赛车自重的下压力,如此极限的下压力保证了四个车轮可以紧紧抓住地面,充分发挥赛车的性能。所以有人说F1赛车在极速状态下可以贴着天花板行驶,也是有理有据的。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

为了让赛车速度快,同时平稳、安全,应该怎样思考和设计?

针对智能车竟赛中赛车速度受电池电压影响较大的问题,提出一种提高智能赛车速度和平稳性的方法.通过对电池电压检测采样来修正占空比,达到了恒定每个周期平均电压的目的,从而保证了赛车速度不变.实验结果证明,该方法既可以保证赛车稳定,又可以提高比赛速度. 提高赛车操纵稳定性的空气动力学套件,包括尾翼及前定风翼,其特征在于:所述尾翼采用上下两片式翼片,且尾翼翼片两端采用大的端板并向下延伸,同时在端板上增加百叶结构,这样的结构可以兼顾风阻与下压力,优化确定基本翼型;充分考虑下压力,设计尾翼和前定风翼整体方案;采用阳模碳纤维敷制工艺,有效减轻套件重量;采用支杆与可调拉索配合固定,提高连接可靠性. 针对智能车竟

赛车、汽车尾翼的作用。不要复制,最好能讲讲有关知识。

尾翼最重要的功能就是提供下压力。 我们知道机翼的作用就是提供升力,空气在流经翼面的时候,下方流速慢于上方流速,根据伯努力方程,速度越大,压强越小,那么就会产生向上的升力,而赛车的尾翼(以及方程式赛车的前翼),可以认为是机翼反过来,这样可以提高下压力,不仅可以保证赛车的行进稳定性,而且可以保证足够的抓地力。现代一级方程式赛车在以300公里的速度行进的时候,可以产生相当于自身重量2-3倍的下压力,在速度达到240公里的时候,产生的下压力就可以让赛车贴在天花板上开。 第二个功能是相对小一些的,就是抚平车后乱流,减小行进阻力。在汽车行进的过程中,由于车后骤然出现空区,气流会呈现紊乱的涡旋状并且形成低压

F12009赛季新规则

1,前鼻翼,前鼻翼加宽,放低,并且车手可以自主调节角度,但目前限制车手每圈只能上下各调整一次,作用增加气流向上通过的疏导流量,加强下压力,并且可以根据情况由车手进行微调。 2,尾翼,尾翼方面收窄,并且提高了,为的是让尾翼输出的赛车表面的气流和扩散器输出的赛车底部的气流,不会混在一起造成乱流,对后车造成影响,加强超车的效率。 3,光头胎,光头胎的速度会更快,但很显然,相对于有坑纹的轮胎,光头胎的磨损速度更快,很容易起泡,目前使用下来,特别是软胎,非常容易起泡,一套软胎实际可以使用也就是十几圈的样子。 4,原先辅助的翼片和小排气孔全部取消,这也就是让下压力辅助措施降到一个很低的方向。 5,KERS

F1赛车的下压力来自于前定风翼还是后定风翼?

两者都有。 一般来说,后翼产生的压力更大一些,但是后翼的角度是赛前定好,比赛中不允许更改的,而前翼偏角则是可以在比赛中进站调整的。后翼提供更多的压力,但是只能照顾到偏后的车身,前面的压力,尤其是转向轮要转向需要的压力,由前翼提供。 事实上,F1赛车产生下压力的部件远远不止这两个,几乎所有的车身组件的设计,都要为产生下压力服务,09年气动规则大改之前,F1的气动组件是极其复杂的,车身上有众多的翼片提供下压力。甚至连后视镜都可以产生一定的下压力。 然而产生下压力的主要部件,就是三个:前后定风翼,还有扩散器。扩散器也是产生下压力的一个极为重要的部件。在新的气动规则下,扩散器,尤其是今年所有车队都是用

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