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赛车背后的空气动力学
2018-08-25 13:02:32· 来源：工程事 CAE集中营
迈凯伦在其2010年的MP4－25赛车上使用一种以失速现象为基础原理的尾翼（F-duct），是方程式赛车创立至今对失速效应最成功的案例。上图展示了失速尾翼的工作原理。在比赛中，车手通过膝盖来控制气流通道的开关。赛车在直道上行驶时，车手打开开关，使气流能够流入设计的通道，在弯道中，开关被关闭，通道中也没有气流流过。开关打开时，气流在通道的作用下流到尾翼副翼的下部，这股额外的气流在副翼的后下方形成大量涡流，这样一来便破坏了尾翼下表面的气流，使之无法与上表面的气流汇合。失速现象便由此制造出来。
气流在通道关、开两状态下对尾翼后部气流的影响
这样一来尾翼所制造的下压力就可以忽略不计，而阻力就被大幅度降低，这种情况下引擎就可以为为赛车提供更大限度的动力输出，赛车就可以获得显著的尾速优势，而在通道关闭时，通道内没有气流，尾翼副翼不发生失速，整个尾翼仍然处于较大的下压力+阻力的工作状态下，使赛车能够以更大的速度通过弯道，同时由于弯道速度有限，阻力并不会过多限制发动机动力输出。两种状态下，阻力与下压力能够得到合理的分配与优化，使赛车表现更加出色。
在生活中各种空气动力学的理论常被应用在赛车的设计当中。让我们一起来欣赏一下10大杰出的空气动力学设计。
NO.10 兰博基尼Murcielago
Murcielago是奥迪收购兰博基尼之后设计的第一款作品，这款车最大的亮点就是发动机旁边的进气口在行驶状态下会自然升高，风阻系数在进气口关闭时为0.33，展开时则为0.36。
NO.9 迈凯伦720S
迈凯伦720S的车门采用双层真空设计，可以帮助引导气流吹向高温散热器，车头前杠也有扩散器，被加热的空气会通过侧边的出风口吹到车外侧，防止热空气破坏整车的下压力，在需要的时候，可变尾翼仅需半秒钟就能向上抬起，为车辆制动提供帮助。整车的设计上，新车相比650S空气动力学效率提升一倍，下压力增加50%。
NO.8 奔驰Concept IAA
奔驰Concept IAA概念车的风阻系数仅为0.19，当车速达到80公里每小时，该车在空气动力模式下可以改变自身的形态，轮毂也是可以改变形态的，静止的状态轮毂是突出的，大概为55毫米，当空气动力学启动的时候，就会降至0毫米。
NO.7 帕加尼Huayra
帕加尼Huayra最大的亮点就是其空气动力学设计，多孔的前格栅后方是一对与车体融于一体的副翼，再连同车尾的一对副翼，它能根据车速、偏航角、横向加速度、转向角，来调整每个副翼角度，以帮助车辆获得最佳的空气动力学性能。
NO.6 阿斯顿马丁AM-RB 001
这台超级跑车有着极致的空气动力学性能，全碳纤维材质的前翼子板采用了超大口径的导流槽，有效地将车辆高速行驶而产生的高压乱流排出轮舱，并辅助刹车系统降温。后翼子板也拥有相同作用的导流槽，并与前方导流槽相贯通，让气流经过驾驶舱底部的两条通道传导至车尾。
气流在通道关、开两状态下对尾翼后部气流的影响
这样一来尾翼所制造的下压力就可以忽略不计，而阻力就被大幅度降低，这种情况下引擎就可以为为赛车提供更大限度的动力输出，赛车就可以获得显著的尾速优势，而在通道关闭时，通道内没有气流，尾翼副翼不发生失速，整个尾翼仍然处于较大的下压力+阻力的工作状态下，使赛车能够以更大的速度通过弯道，同时由于弯道速度有限，阻力并不会过多限制发动机动力输出。两种状态下，阻力与下压力能够得到合理的分配与优化，使赛车表现更加出色。
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NO.10 兰博基尼Murcielago
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NO.9 迈凯伦720S
迈凯伦720S的车门采用双层真空设计，可以帮助引导气流吹向高温散热器，车头前杠也有扩散器，被加热的空气会通过侧边的出风口吹到车外侧，防止热空气破坏整车的下压力，在需要的时候，可变尾翼仅需半秒钟就能向上抬起，为车辆制动提供帮助。整车的设计上，新车相比650S空气动力学效率提升一倍，下压力增加50%。
NO.8 奔驰Concept IAA
奔驰Concept IAA概念车的风阻系数仅为0.19，当车速达到80公里每小时，该车在空气动力模式下可以改变自身的形态，轮毂也是可以改变形态的，静止的状态轮毂是突出的，大概为55毫米，当空气动力学启动的时候，就会降至0毫米。
NO.7 帕加尼Huayra
帕加尼Huayra最大的亮点就是其空气动力学设计，多孔的前格栅后方是一对与车体融于一体的副翼，再连同车尾的一对副翼，它能根据车速、偏航角、横向加速度、转向角，来调整每个副翼角度，以帮助车辆获得最佳的空气动力学性能。
NO.6 阿斯顿马丁AM-RB 001
这台超级跑车有着极致的空气动力学性能，全碳纤维材质的前翼子板采用了超大口径的导流槽，有效地将车辆高速行驶而产生的高压乱流排出轮舱，并辅助刹车系统降温。后翼子板也拥有相同作用的导流槽，并与前方导流槽相贯通，让气流经过驾驶舱底部的两条通道传导至车尾。
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