對(duì)于吃瓜群眾來說,判斷一臺(tái)車性能的好壞,基本采用的都是“車標(biāo)法”,比如保時(shí)捷、蘭博基尼、法拉利的賽道性能就一定比其他品牌更好。而對(duì)于真正的Petrol Head(車迷)來說,只有“大尾翼、合金輪圈、跑車方向盤才叫車嘛!”(此金句源自頭文字D)
不可否認(rèn),這句話說的確實(shí)在理,因?yàn)椤按笪惨怼钡拇_是判斷一臺(tái)車賽道操控性能的核心要素之一。這主要是因?yàn)椤按笪惨怼蹦軌蛘賳境龃笞匀坏纳衩亓α浚瑏韼椭囕v提高彎道速度!而這個(gè)神秘力量就是“下壓力”!那我們究竟該如何提高下壓力?下壓力跟車身重量之間又有什么直接關(guān)系嗎?答案盡在本文!簡單來說,下壓力就是空氣在高速通過車輛翼片后帶來的額外重量。而這股額外重量,又會(huì)對(duì)輪胎形成額外的壓力,致使輪胎與地面之間的壓強(qiáng)變大,進(jìn)而增加輪胎與地面之間的咬合力度。也正因如此,車輛的時(shí)速會(huì)直接決定下壓力的大小。通常情況下,在形容下壓力大小時(shí)都會(huì)直接使用重量單位,比如目前的F1賽車在300km/h左右時(shí)速下,下壓力大約為2.5噸。考慮到目前F1的最低車重為746kg,所以從理論上來說,F(xiàn)1賽車速度起來后是可以輕松行駛在“屋頂”上的。![]()
既然下壓力就是利用氣流產(chǎn)生的額外重量來幫助車輛通過彎道,那是不是增加車重也能提升車輛的操控呢?可在現(xiàn)實(shí)生活中,明明是越輕的車操控越好呀!這究竟是為什么呢?我知道肯定有不少人會(huì)有這樣的疑問,甚至就連某些汽車媒體老師都認(rèn)為車重可以帶來更好的下壓力(如上圖)。可顯而易見的是,這種邏輯是完全錯(cuò)誤的!那么同樣是“額外”的重量,為什么下壓力就能對(duì)彎道操控起到正面效果,而車重就只會(huì)拖累車輛的操控表現(xiàn)呢?這是因?yàn)橛兄亓康奈矬w,就會(huì)擁有慣性。比如上圖中,小車在撞墻后就完全停住了,但車內(nèi)的長頸鹿卻因?yàn)檫€具有向前移動(dòng)的慣性,沒能停止向前移動(dòng)。這便導(dǎo)致長頸鹿的脖子會(huì)在車輛撞墻時(shí)前傾。可以想象的是,長頸鹿的腦袋越重,那么在車輛撞墻的那一刻,脖子向前傾斜的角度也就越大。這其實(shí)與我們急剎車時(shí),身體會(huì)向前沖是一樣的,都是受到了慣性的影響。實(shí)際上,除了車內(nèi)的人或物會(huì)受到慣性作用外,其實(shí)車輛自身的重量同樣會(huì)受到慣性的影響,這也就是賽車界常說的“重量轉(zhuǎn)移”。當(dāng)車輛加速時(shí),車身大部分重量會(huì)向后移動(dòng),增加后輪的壓強(qiáng);在剎車時(shí),車身重量則會(huì)向前移動(dòng),增加前輪的壓強(qiáng)。所以可以想象的是,在拐彎過程中,車身的重量則會(huì)向彎道的反方向移動(dòng),從而增加車輛外側(cè)車輪的壓強(qiáng)。但問題是,車輛在拐彎時(shí),即使輪胎已經(jīng)改變了方向,可絕大部分重量還是會(huì)繼續(xù)向前移動(dòng)。此時(shí),更大的車重勢必會(huì)帶來更多繼續(xù)前移的重量,那車輛勢必就更難快速完成拐彎的動(dòng)作。由此可見,車輛越重,向前移動(dòng)的重量就會(huì)越多,車輛的操控性自然也就越差。此時(shí)反觀下壓力,由于它是由翼片撞風(fēng)所形成的力,所以這股“額外”的重量是沒有任何慣性的,是可以在沒有任何負(fù)面影響的前提下,提升輪胎與地面之間壓強(qiáng)的。所以,采用超輕車身+高下壓力便成為了提高車輛過彎極限的最佳方案,這也是目前F1賽車的核心競爭力!要想弄明白下壓力是如何產(chǎn)生的,咱們只需搞明白上百噸的飛機(jī)是如何起飛的就行了。在這里一直存在著一個(gè)誤區(qū),就是飛機(jī)之所以能飛起來,其實(shí)并不是利用翼片角度“撞擊”空氣所產(chǎn)生的反作用力實(shí)現(xiàn)的。而是利用翼片上下端空氣流速的不同,進(jìn)而產(chǎn)生的壓差起飛的。眾所周知,空氣流速越快,其產(chǎn)生的壓強(qiáng)也就越小,甚至還會(huì)產(chǎn)生能將東西吸起來的負(fù)壓。反之流速越慢,相對(duì)的氣壓也就越大。而飛機(jī)起飛就是利用了這種特性,將機(jī)翼設(shè)計(jì)成上方空氣流速更快,下方空氣流速更慢的造型。最終使機(jī)翼上方的空氣具有向上吸附的能力,同時(shí)下方產(chǎn)生的“高氣壓”也會(huì)向機(jī)翼上方的低氣壓區(qū)域移動(dòng),從而產(chǎn)生升力。而在飛機(jī)起飛過程中,由于空氣劃過機(jī)翼的速度還不夠快,所以還需要釋放飛機(jī)的襟翼(紅框部分),讓機(jī)翼尾部產(chǎn)生攻角(翼片撞擊空氣的角度),從而加大當(dāng)前時(shí)速下機(jī)翼上下端的流速差,幫助飛機(jī)離開地面。而對(duì)于汽車來說,目前絕大部分能夠產(chǎn)生下壓力的車型,都是通過剛剛飛機(jī)機(jī)翼“倒裝”的原理實(shí)現(xiàn)的。也就是使翼片上方變得流速慢、壓強(qiáng)大,翼片下方變得流速快、壓強(qiáng)小,從而產(chǎn)生下壓力。不過,由于汽車的速度要比飛機(jī)慢得多,所以通常情況下汽車的翼片需要加上一定的攻角來加大空氣流速差。雖然說給車輛翼片加大攻角也能提升下壓力,但這種做法的副作用是會(huì)增加阻力,不如完全利用翼片流速差的方法效果好。與此同時(shí),沒有攻角的話,空氣通過翼片后的氣流也會(huì)更加干凈,不會(huì)產(chǎn)生過多的亂流,從而干擾到其它空力套件的工作效率。這也給了我們一個(gè)啟示,就是不能單憑攻角的角度來判斷一臺(tái)車的下壓力大小。目前來看,一臺(tái)車的下壓力主要由三方面構(gòu)成,它們分別是前翼、尾翼和尾部擴(kuò)散器。其中車輛的前翼(前鏟)更多是用來提高前輪的下壓力。同時(shí),由于前翼是車輛最先與空氣接觸的地方,所以前翼還會(huì)起到疏導(dǎo)氣流,進(jìn)而給后方引擎散熱、進(jìn)氣,同時(shí)讓后面翼片產(chǎn)生下壓力的作用。因為前翼的角度不會(huì)太大,外加作用是疏導(dǎo)氣流,不會(huì)產(chǎn)生真空區(qū),所以前翼并不會(huì)對(duì)車輛的極速產(chǎn)生太大影響。而尾翼的作用自然就是提高車輛尾部的下壓力了。雖說更大的車尾下壓力,會(huì)讓車輛在彎中更趨向于穩(wěn)定。但如果后尾翼角度過大的話,就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的推頭現(xiàn)象,并且影響到車輛的極速。其中,會(huì)導(dǎo)致推頭是因?yàn)楹笪惨斫嵌仍酱?,車尾的下壓力也就越大,車輛前輪的抓地力也就會(huì)相對(duì)減少,最終便會(huì)引發(fā)推頭。而極速降低,則是因?yàn)?/span>尾翼是車輛最后接觸到空氣的部件,后方并沒有能繼續(xù)承載空氣的載體,所以氣流通過尾翼后會(huì)產(chǎn)生具有吸力的“真空區(qū)”,進(jìn)而增加車輛向前的行駛阻力。要知道的是,尾翼角度越大、車速越高,“真空區(qū)”的吸力也就會(huì)越大,極速也就越低。最后要說的“尾部擴(kuò)散器”,雖然名字中有“尾部”兩個(gè)字,但事實(shí)上,尾部擴(kuò)散器是一個(gè)貫穿整個(gè)車身的系統(tǒng)。通常從車身中部開始平整車底,并向后方疏導(dǎo)氣流。通常情況下,級(jí)別越高的車型,尾部擴(kuò)散器的起點(diǎn)就會(huì)越靠前,車底也就越平整。而之所以采用平整的車底,是因?yàn)樵狡秸能嚨?,氣流通過的速度也就越快,那么根據(jù)流速高壓強(qiáng)小的定律,此時(shí)車底與地面之間的氣壓就會(huì)降低,進(jìn)而產(chǎn)生將車輛吸附在地面的效果,也就是變向的下壓力。而尾部擴(kuò)散器的作用,就是通過車底預(yù)設(shè)好的通道快速將車底的空氣排出,從而提高車底空氣的流通效率。通常情況下,一臺(tái)賽車90%的下壓力都會(huì)來自我們上面提到的前翼、尾翼和擴(kuò)散器。至于剩下的10%,一般是由車身翼片所提供的。雖說它們產(chǎn)生的下壓力不大,但事實(shí)上,這些車身翼片的主要工作是用來疏導(dǎo)氣流的,通過將氣流疏導(dǎo)“干凈”并送至車輛后部,從而換來更大的車尾下壓力。![]()
既然由翼片撞風(fēng)產(chǎn)生的下壓力益處多多,那我們能否通過無止境的增加下壓力,來提升人類汽車運(yùn)動(dòng)的圈速上限呢?首先給出答案:不行!至于為什么,請繼續(xù)往下看!對(duì)于飛機(jī)來說,機(jī)翼的尺寸越大,飛機(jī)的升力也就越大。所以對(duì)于將飛機(jī)翅膀“倒裝”的賽車而言,如果安裝尺寸更大的空力套件,下壓力理應(yīng)也會(huì)更大。但很可惜的是,賽車空力套件的尺寸大小與下壓力之間并不是等效關(guān)系。換而言之,當(dāng)空力套件尺寸大到一定地步后,下壓力的變化就沒有那么明顯了。更何況,大尺寸翼片所帶來的額外阻力、車身重量、車身寬度,也需要更大、更重的大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)來克服。除了空力套件尺寸無法等效提升下壓力水平外,攻角(翼片的角度)同樣也不能等比例提升車輛的下壓力。這一點(diǎn)與飛機(jī)在大攻角下會(huì)失速十分相似。雖然更大的攻角可以顯著提高空氣對(duì)于車輛的下壓力,但當(dāng)角度大到一定程度后,空氣就會(huì)像撞墻一般大幅降低流速,這時(shí)翼片所產(chǎn)生的下壓力甚至還不如小攻角的狀態(tài)。正因如此,一般賽車的翼片攻角都會(huì)設(shè)定的很小。當(dāng)車輛下壓力大幅提升后,那車輛輪胎在彎道中所承受的橫向G值肯定也會(huì)增大,這對(duì)于胎壁、胎面的耐受能力無疑是巨大的考驗(yàn)。這也意味著,哪怕下壓力可以做到無限大,但以目前的輪胎技術(shù)來看,它們也將很快遇到瓶頸。雖然下壓力可以稱得上是大自然的恩賜,但對(duì)于我們?nèi)粘4降募矣密噥碚f,下壓力離我們還是太過遙遠(yuǎn)。首要原因便是這些能產(chǎn)生下壓力的部件確實(shí)很難達(dá)到上路的標(biāo)準(zhǔn)。隨著汽車碰撞法規(guī)越來越在乎車外人員的安全,像是大號(hào)的立標(biāo)、跳燈都早已埋進(jìn)了歷史的墳?zāi)埂?/span>可想而知,鋒利且裸露在外的空氣動(dòng)力學(xué)套件,自然無法通過如今苛刻的碰撞法規(guī)。此外,要想使車底在高速行駛時(shí)建立真正的負(fù)壓,從而將車輛吸附在地面上,除了需要尾部的擴(kuò)散器以及保證車底的平整度外,其實(shí)對(duì)于車輛的離地間隙也有著很大的要求。通常來說,離地間隙越低,空氣流速也就越快,所產(chǎn)生的吸附力也就越大。可對(duì)于咱們?nèi)粘4降募矣密嚩裕^低的底盤高度顯然是無法兼顧日常買菜的,那下壓力自然也就無從談起。最終,那些使用場景在馬路上的性能車,它們空氣動(dòng)力學(xué)套件存在的意義,其實(shí)更多是為了在高速行駛時(shí),利用下壓力來降低車輛的舉升力,而非提升車輛的操控。畢竟像思域Type-R那樣夸張的空氣動(dòng)力學(xué)套件,最終產(chǎn)生的下壓力也不過66公斤而已,并不能對(duì)車輛的高速操控性帶來太多幫助。此外,在超高速情況下利用下壓力過彎的情景,在日常道路中更是不存在的。如果你看過Top Gear第九季鼴鼠試駕雷諾F1賽車那集肯定就會(huì)明白,過快的過彎速度是會(huì)把人“嚇尿”的,但如果放慢車速,那下壓力又不足以讓車輛通過彎道。這顯然不是一般駕駛者能在公共道路上做出的事情,所以下壓力根本不會(huì)對(duì)日常操控起到任何幫助。最后,下壓力對(duì)車重也有著很高的要求。這主要是因?yàn)檐囕v越重,向前的慣量也就越大,那么對(duì)于幫助車輛入彎的下壓力需求也就越高。所以通常情況下,具有下壓力的車型普遍不會(huì)太重,那車輛的內(nèi)部舒適性配置自然也就不會(huì)太高了。而這一點(diǎn)與追求配置豐富程度的日常代步車顯然是相違背的。綜上所述,家用車基本就與空力套件所產(chǎn)生的下壓力無緣了。空氣動(dòng)力學(xué)其實(shí)是一個(gè)極其高深的學(xué)科,就連很多天價(jià)跑車也不過是利用主動(dòng)尾翼進(jìn)行輔助剎車而已。所以對(duì)于普通家用車來說,下壓力根本就不會(huì)影響到我們的日常駕駛。既然如此,大家在提升車輛性能時(shí),沒事就別搞什么大尾翼了!當(dāng)然,如果你有放水瓶的需求那就另當(dāng)別論了!