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标 题奔驰如风 - 奇妙的空气动力学(二)
发信站不良牛牧场 (Tue Feb 18 18:03:48 2003)
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空气动力学在F-1赛车上是一门科学。它的所有问题都在於尽可能
在车身的各个地方维持下压力的稳定。空气动力学的工程师们在风洞
中展现他们的空力艺术,有时可以达到令人满意得成果,印证了他们
的基础计算是正确的。然而,当它们设计赛车时,实际的操作是不断
的测试,而且各个跑道不同的特性,有时会颠覆了最基本的理论基础
。因此为了避免设计错误,设计团队会密集的进行测试计划。由功能
强大的设计电脑所产生的3D模拟,让他们在建立风洞模型时变得更容
易。而在这些工作完成後才能在跑道上进行实测。
影响赛车空力稳定性的最重要因素是前鼻翼,这是决定通过车身上
方、下方和其他如散热器、後尾翼气流的比例和方向的关键性元件。
它为我们带来一些问题,散热器会造成乱流,但是通过尾翼的气流最
好是平顺的。另外一件重要的事情就是要产生理想的气流进入进气口
-引擎上方的进气口,单是进气效率就会让引擎输出有高达达20匹马
力的差异。在前鼻翼,主要的气流是由在车鼻下方的主翼板所引导,
车鼻两侧的襟翼板,被称作GURNEYS的碳纤维薄板,下方闸板(Barge
Board),和两侧的端翼(endplate),而依规定这些部分必须固定在一
起。
触摸襟翼的不同部分,你可以感觉到他们想要创造的气流种类。有
些部分表面是粗糙的,用来产生如散热器所需的涡流;有些表面是平
滑细致的,导引气流通过车顶产生平顺的气流直到後尾翼。除了分流
前方的空气之外,前鼻翼在操控上也扮演重要的角色,那就是产生下
压力来将前轮压在地面上。事实上整部车的性能表现,特别是在操控
特性上,维系在拥有优异设计及设定的前鼻翼。现今,甚至连前悬吊
的连杆都是流线型的,而且有空气动力学上的效益。前鼻翼有多敏感
,可从车手紧追前车时前车产生的乱流会让前鼻翼的效益减少约30%
略窥一二,这也是现今F-1比赛超车困难的另一个原因。
小幅度的调整前鼻翼对整部车会产生重大的影响,相对的,分开来
看尾翼,就不这麽的明显,不只它的位置如此,效益上也是如此。尾
翼是F-1赛车外观上的一部份,扮演重要的角色,尾翼的组合被目前
的比赛规则限制在只能有三片。每一场比赛都会用上新版的、不同的
空气动力学组件,验证了最大的空气动力学效率已经成为在F-1比赛
中求胜的重要课题。如果车队间的竞争和自然的力量已经不是车队考
虑的重点,那麽赛事主导单位永远会导入新的规则来限制F-1赛车的
速度。年复一年,空汽动力学的专家们透过不段的改良,让空气动力
学效益更上层楼。
透过调整前鼻翼的设定,车队可以控制赛车的抓地力来配合不同的
赛道特性及底盘本身所产生的定值的下压力。理论上,翼面角度越陡
,产生的空气动力学的拖曳阻力越大,车速提高时对车辆产生的下压
力越大。同时,陡峭的翼面设定会降低赛车的速度表现以及增加油耗
。当然,在同时拥有直线与弯角的赛道上就必须有所妥协。在有长的
直线的跑道上,对策就是尽可能把尾翼调平以便把拖曳阻力减到最低
。在多弯的跑道,车队通常会采用尾翼调陡的设定,以便把车身紧紧
的压在跑道路面上,提高过弯的速度。
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转载自Stars & Cars杂志2002年夏季号
作者:Vic Donavan
图片:Giorgio Piola
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