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如何极速过弯?——空气动力学

 小元元 2019-03-13

众所周知,利用飞机机翼的原理,可以为赛车带来下压力,施加在轮胎上的垂直载荷会因此变大,抓地力就会更足。在轮胎的选择这一章节中也提到了,轮胎的垂直载荷和侧向抓地性能是最重要的参数。因此车身空气动力学的改装同样可以强化弯道性能,是底盘调校方式的一种。在F1赛事中,空气动力学设计是极其重要的,团队会根据赛道来设定赛车下压力的上下限,这些设定可以通过风洞和CAD技术来完成。

如果你并不参加赛事,只是一个俱乐部玩家,那你应该更多关注怎么降低底盘升力,而不是增大净下压力。对轿车来说,改装气坝上的前分流器,让气流更少地进入车底,更多地涌入发动机舱,是较为简单的改动方式。要是发动机护板与改装件不匹配,就重新设计一个,确保车底气流经过发动机舱的时候速度不会慢下来。

如今制造商都精于此道,能为你提供海量的改装套件。老款车型只需稍作改动就能得到很大提升。不过家用车在赛道上均速可能不到80迈,是否需要改装空气套件有一些争议。只能这么说,随着车速的提升,风阻会指数级飙升,任何微小的改进都能加快圈速,即便是急弯慢行的时候,也有一定增益。

改装前唇之后,车速更快,抓地力也更足了,与此同时风阻也略有增加。空气动力性能改装的弊端就在于会增大风阻。想预估一辆车的极速,最好先了解一下它的风阻系数,尤其是在动力有限的情况下。1953款菲亚特Turbina的风阻系数是0.16。

比赛规则要是没有限制,即便是一辆家用车,在全副武装之后也能获得巨大的下压力。看下面的图片,一辆是Opel DTM,一辆是奥迪。看看奥迪的改装有多复杂,这也是技术进步的明证。

增大气动载荷的设计

俯仰角优化这一章节中,讨论过悬挂的固有频率(此处也可称偏频),由此可知,一辆车改进了空气动力性能,悬挂偏频也同样需要调整,以获取最大的侧向抓地力。

要算出最快圈速所需的悬挂偏频,是一个复杂的问题,因为它取决于轮胎载荷,也受静态和动态侧倾中心的影响。

如果侧倾中心低于路面,或者在侧倾时移动到了路面以下,该侧弹簧将承受更多的重量转移,侧倾也会更严重。初阶的空气动力学改装,需要稍微提升一些底盘高度,并且要优化侧倾中心的定位,以确保弹簧不会过载。

一旦升力降低,车身拥有了净下压力,你很可能需要更硬的弹簧,因为下压力会导致极速刹车时底盘更低,这种情况下必须考虑刹车稳定性,因为侧倾中心不止影响弯道性能,还会影响刹车稳定性,让侧倾中心保持最佳位置别乱动,是极为关键的。理想状态是,前悬侧倾中心靠近路面,但没有低于路面。车身的头尾两端,谁的重量越轻,或者高度越低,侧倾中心也就越低。找出侧倾中心的位置才能实现优化。

要说汽车设计领域还有什么课题处在发展之中,就是空气动力学了。在俱乐部这个级别,它常被忽略,你只要肯投入时间和精力在这上面,一定会大有长进。更何况这也远比赛车引擎省钱。​​​

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