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定風翼如同倒裝的飛機尾翼。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

1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。

2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——前定風翼和后定風翼以及其他空氣動力學部件
定風翼

  定風翼

。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后,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、后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。

3動力學原理

車在行
定風翼

  定風翼

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係,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義大利蒙扎?,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」。飛機則是利用巨大的雙翼產生「上升力」。 在時速230公里時的狀況下,F1賽車上方氣流產生的下壓力足以使它在隧道里沿著隧道的底部行走。
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義大利蒙扎 ,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
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」。
在時速230公里時的狀況下,F1賽車上方氣流產生的下壓力足以使它在隧道里沿著隧道的頂部行走。
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,通常先製作一半體積的模型,而風洞就像一個巨大的吹風機,將空氣吹向靜止的模型。

4設計

駿捷frv定風翼
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
定風翼

  定風翼

中。

5材料

大多數汽車尾翼都是用玻璃纖維或碳素纖維製成的,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。

6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%,后定風翼為33%。2004賽季F1有關空氣動力學方面的規則明確規定:賽車后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,空氣阻力係數降低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%。
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