定風翼

定風翼

簡介:　　

定風翼是車尾部的一塊像是倒裝的飛機尾翼.它的主要作用是可以有效地減少轎車在高速行駛時的空氣阻力和節省燃料. 定風翼作為空氣動力裝置為賽車在高速過彎時提供下壓力.賽例對定風翼的尺寸有嚴格限制.

起源:　

了解飛機原理的人都知道_飛機能飛上天全都因為其在起飛加速過程中產生的升力_將其送上藍天_而從飛機誕生之日起一門新的科學也隨之誕生了_這就是空氣動力學.

與飛機不同的是_F1賽車對於空氣動力學應用的追求是完全反向的_為了“防備”賽車在高速行駛中飛起來_需要通過一些空氣動力學部件給賽車一定下壓力_同時為賽車提供抓地力_而F1賽車也有了自己的翅膀——前定風翼和後定風翼以及其他空氣動力學部件.

空氣動力學在F1賽車上的應用主要體現在兩個方面：一是讓定風翼產生的下壓力為輪胎提供足夠的抓地力_另一個則是盡量減少賽車行駛中的空氣阻力.在早年的F1比賽中_賽車與普通汽車看起來差別不大_但自從空氣動力學引進後_F1賽車開始出現了顯著變化_首先就是定風翼的產生.定風翼的基本工作原理其實與我們所看到的一架普通飛機的機翼是一樣的_最大的區別在於當飛機機翼因為飛機提速而產生足夠升力時_賽車定風翼則將機翼的升力工作原理進行倒置.反向安裝的前、後定風翼將會使空氣產生下降的力量_一般我們將其稱為“下壓力”_以保證高速行進中的賽車“抓住”地面不會引起大幅擺動甚至是漂浮乃至側翻.一輛F1賽車的定風翼能產生相當於賽車重量3.5倍的下壓力.

上世紀60年代_定風翼開始應用於F1賽車上_導致F1賽車的速度普遍得到提高_但由於各個車隊在定風翼的使用上缺乏足夠的安全保障_隨之而來的是事故的增加_於是1970年F1規則對於定風翼的尺寸和應用作出了限制_這種限制一直持續到現在.

動力學原理:　

車在行駛過程中會遇到空氣阻力_這種阻力可分為縱向、側向和垂直上三個方面的作用力_並且空氣阻力與車速的平方成正比_所以車速越快_空氣阻力就越大.一般情況_當車速超過60km/h_空氣阻力對汽車的影響表現得就非常明顯了.為了有效地減少並克服汽車高速行駛時空氣阻力的影響_人們設計了汽車尾翼_其作用就是使空氣對汽車產生第四種作用力.即對地面的附著力_它能抵消一部份升力_控制汽車上浮_減小風阻影響_使汽車能緊貼著道路行駛_從而提高行駛的穩定性.

賽車定風翼處於不同角度下產生的下壓力是各不相同的_而前後翼的角度和賽道有直接的關系_因為空氣的阻力和下壓力是成反比例的_如果定風翼角度小_那麼賽車的空氣阻力就小_最高速度就大_但是賽車缺乏下壓力和穩定性；相反_如果定風翼角度大_那麼賽車的阻力就大_最高速度受影響_但是賽車在彎道的抓地力就強.所以_根據賽道的不同_定風翼設置的角度也不同.一般來說_如果賽道直道長_例如德國霍根海姆和意大利蒙扎賽道_那麼就調小角度；如果賽道彎道多_例如摩納哥蒙特卡洛_則調大角度.雖然一級方程式賽車是一種高速汽車_但在機械概念上卻較接近噴射機_而非家庭房車.它們巨大的雙翼不但具用商業廣告牌的作用_同時還可以產生至關重要的“下壓”.這種空氣動力會使流經汽車上方的氣流將車身向下壓_使車子緊貼在車道上.相反地_飛機則是利用巨大的雙翼產生“上升力”. 將車身壓在車道上可使輪胎獲得更大的抓地力_進而在彎道時產生更快的加速度.由於一般普通房車沒有下壓力_因此甚至無法產生1G（一個重力單位）轉彎力.一級方程式賽車能產生4個G的轉彎力. 在時速230公裡時的狀況下_F1賽車上方氣流產生的下壓力足以使它在隧道裡沿著隧道的底部行走.

賽車定風翼處於不同角度下產生的下壓力是各不相同的_而前後翼的角度和賽道有直接的關系_因為空氣的阻力和下壓力是成正比_如果定風翼角度小_那麼賽車的空氣阻力就小_最高速度就大_但是賽車缺乏下壓力和穩定性；相反_如果定風翼角度大_那麼賽車的阻力就大_最高速度受影響_但是賽車在彎道的抓地力就強.所以_根據賽道的不同_定風翼設置的角度也不同.一般來說_如果賽道直道長_例如德國霍根海姆和意大利蒙扎_那麼就調小角度；如果賽道彎道多_例如摩納哥蒙特卡洛_則調大角度.雖然一級方程式賽車是一種高速汽車_但在機械概念上卻較接近噴射機_而非家庭房車.它們巨大的雙翼不但具用商業廣告牌的作用_同時還可以產生至關重要的“下壓力”.這種空氣動力會使流經汽車上方的氣流將車身向下壓_使車子緊貼在車道上.相反地_飛機則是利用巨大的雙翼產生“上升力”.

將車身壓在車道上可使輪胎獲得更大的抓地力_進而在彎道時產生更快的加速度.由於一般普通房車沒有下壓力_因此甚至無法產生1G（一個重力單位）轉彎力.一級方程式賽車能產生4個G的轉彎力.

在時速230公裡時的狀況下_F1賽車上方氣流產生的下壓力足以使它在隧道裡沿著隧道的頂部行走.

在設計當今一級方程式賽車的過程中_扮演重要角色的空氣動力學家正面臨著一個基本的挑戰：如何在產生下壓力的同時不增加空氣阻力.這正是汽車必須克服的問題.

在汽車空氣動力設計的過程中_風洞扮演著重要的角色.進行風洞實驗時_通常先制作一半體積的模型_而風洞就像一個巨大的吹風機_將空氣吹向靜止的模型.

空氣動力可以根據不同賽車場的特征而調整.較直的跑道需要較低的下壓力設定值_如此可減少阻力_並且有助於賽車提高極速.較曲折的車道需要較高的下壓力設定值_如此可令賽車的極速降低.例如_在曲折的Hungaroring車道上_賽車很難達到300km/h的速度_但在Monza車道上_車速可以超過348km/h.

材料：　

大多數汽車尾翼都是用玻璃纖維或碳素纖維制成的_既輕巧又堅韌_並且它的形狀尺寸是經過設計師精確計算而確定的_不宜過大也不宜過小_不然反而會增加轎車的行車阻力或起不到應有的作用.

作用：

定風翼如同倒裝的飛機機翼_機翼產生上升力_而定風翼產生的則是下壓力.F1賽車上的定風翼能產生全車近60%的下壓力_提高賽車的穩定性和過彎速度_但它本身也是賽車空氣阻力來源之一_影響賽車極速.通常_前定風翼產生的下壓力為賽車總下壓力的25%_後定風翼為33%.2004賽季F1有關空氣動力學方面的規則明確規定:賽車後定風翼被限制為兩片_原來是三片. 除了減少高速行駛中的阻力_加裝尾翼對於節省燃油也有一定幫助.以排氣量為1.6公升的轎車為例_如果裝上尾翼_空氣阻力系數降低20%_在一般道路上行駛_耗油量減少或許不明顯.如果在高速公路上行駛_則能省油大約10%.

關鍵詞:賽車抓地力 後擾流板 F1 油耗