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超跑秘密(四):看不见的空气动力学效应

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车身表面的空气动力学设计

  首先要说明,作为民用级的超跑,其车身表面不能遍布像赛车一样经过大量风洞试验、纷繁复杂并对车身气流的疏导起到承前启后作用的翼片,因为这将使得车辆看上去不是特别具有美感。而根据车辆的品牌传承、设计理念、市场定位等因素,绝大部分超跑在外形上都遵循了光滑、流畅的设计原则,这也使得空气从车辆四周平缓流过,将阻力减至最小。

汽车之家

  其实仔细观察超跑的侧面造型,就不难发现从车头至车尾的线条呈中间高两边低的弧形,而车底则十分的平坦,而这个形状十分类似机翼的截面。当在单位时间内,气流流过这个机翼形状的物体时,由于车体上方的路程相对更长,所以上方流过的气体一定较从车体下方流过得快,如此一来便会产生一股浮升力。

  随着车速的提高,浮升力会加大,同时下压力的损失也在加大。虽然车体上下方的压力差可能只有一点点,但是由于车体上下的面积较大,微小的压力差便会造成明显的抓着力的差别。一般而言,车尾更容易受到浮升力的影响,而车头部分也会因此受到牵连,导致操控稳定性差。

——车头部分

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  超跑的前机舱盖配合倾斜角度很大的前风挡玻璃本身可以产生一些下压力,由于很多超跑都采用发动机中置或者后置的布局,所以前机盖通常留给空气动力学的设计人员较大的发挥空间,比如通过在机舱盖上开槽的方式来对气流进行合理的引导,从而额外产生一部分的下压力。

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法拉利法拉利F12berlinetta2013款 6.3L 标准型

  随着材料学的发展,工程人员开发出了一种被动可变形的扰流翼,这项技术曾经打着技术规则的擦边球在F1中短暂出现过,不过后来还是被禁用,但是这并不妨碍它在民用车上的大展拳脚。这种翼片由柔性良好的材料制成,弯道时由于车速较慢,导致风阻系数较低,使得翼片基本保持原先相对陡峭的形状,一旦车辆高速行驶,更大的风阻系数会把翼片吹得更平,有助于减小空气阻力。

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  对于超跑来说,“快”是它们一个最为显著的标签,但是也不可忽视它们所拥有的强大制动能力,若要使制动系统在连续高负荷的条件下稳定工作,则少不了散热系统的辅助,所以流经车头的一部分空气就需要合理地导入到制动系统来为其散热,而这也属于对空气动力学效应的应用。

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——车身中部

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  车身中部通常是空气动力学很少做文章的地方,工程师更多的是对现有的车身部件进行优化,比如凸出车身的后视镜往往会扰乱行进中顺畅的气流,如果能够很好的对其加以利用(比如它伸出车外的距离、大小、造型等),后视镜还能起到梳理气流的作用,车尾部在接受到这些平稳顺畅的气流后,也可以获得更高效的空气动力学特性。此外将门把手设计成隐藏式的,都可以减少乱流的产生。

兰博基尼兰博基尼Gallardo2013款 LP 560-4

  由于很多超跑采用发动机后置的布局,所以在车门后方会开有相应的进气孔,一部分气流用来给发动机提供进气,另一部分则用来提供散热。

——车尾部分

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  前面提到车尾部通常是一辆车最需要下压力的地方,首先是车尾在高速行驶时更容易产生升力。其次很多超跑都采用后轮驱动,所以车辆后部更需要充足的下压力来确保抓地力。此外气流流经车尾后由于失去了车身的依附,从而变得混乱不堪,这种乱流会破坏车辆的行驶稳定性,车速越高越明显,所以针对车尾部的气流疏导显得十分必要。

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