Author / 蟹爪朝天

在《賽車空氣動(dòng)力學(xué)》這個(gè)系列中，我們放棄那些復(fù)雜的公式，只來簡要說一些和賽車有關(guān)的空氣動(dòng)力學(xué)原理，以及在車輛設(shè)計(jì)、調(diào)校中對空氣動(dòng)力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

懸掛等部件產(chǎn)生的機(jī)械作用力主要在低速行駛中起作用。整車外形產(chǎn)生的空氣作用力主要在高速行駛中起作用。

在一條高低速彎兼?zhèn)涞馁惖郎希囮?duì)通常會(huì)通過懸掛和尾翼等部件分別設(shè)定車輛在低速彎和高速彎中的操控特性。想要贏得更好的成績，真的應(yīng)該了解一些賽車的空氣動(dòng)力學(xué)特性。

在車輛的空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用中，主要是要考慮：通過流線外形減小風(fēng)阻系數(shù)、盡量減小正面迎風(fēng)面積、引導(dǎo)并利用氣流。常用的設(shè)計(jì)方法是：流體仿真模擬、油泥模型風(fēng)洞測試、實(shí)際賽道測試等。

此系列共有八篇內(nèi)容

• 01 空氣的特性

• 02 賽道策略

• 03 擾流板Spoiler

• 04 翼面Wing

• 05 車底氣流

• 06 亂流區(qū)

• 07 導(dǎo)流部件

• 08 其它空力設(shè)計(jì)

前期回顧

車底氣流

這次我們來說說關(guān)于車底氣流。這是一門技術(shù)更是一門學(xué)問。

在平時(shí)家用車時(shí)我們可能感覺不到車底設(shè)計(jì)的方式對我們的駕駛會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響，但是當(dāng)你開上賽車在跑道上飛馳時(shí)，車底的設(shè)計(jì)就十分重要了，設(shè)計(jì)的巧妙，科學(xué)化，就會(huì)使賽車更加穩(wěn)定，更加能夠達(dá)到其機(jī)械的上限，并對成績有不小的影響。

如下圖所述，底盤平面適當(dāng)?shù)钠露扔欣诘妆P下氣流的快速導(dǎo)出。

不考慮懸掛等機(jī)械下壓力，也不考慮尾翼等其它空氣下壓力部件的影響，單獨(dú)就底盤平面的坡度來說，前低后高的坡度的確可以讓車底氣流更好的導(dǎo)出，進(jìn)而提升車輛整體的空氣下壓力。

但這樣帶來的空氣下壓力是偏重于車頭的，會(huì)帶來后輪的不安定及轉(zhuǎn)向過度傾向。

即：車頭的空氣下壓力收益大于車尾空氣下壓力的收益。

好在除了底盤外，車頭沒有太多可以大幅增加空氣下壓力的部件，而車尾有個(gè)尾翼。此時(shí)，尾翼在一定程度上也是彌補(bǔ)或者說平衡了前后輪之間的空氣下壓力的差異。

當(dāng)車頂空氣壓力大于車底時(shí)，二者壓力差越大，空氣下壓力也就越大。

所有除了用擾流板等部件增大車頂向下的空氣壓力外，還可以通過減小底盤和地面之間的空氣壓力，讓車頂和車底的氣壓差更大一些。

盡量減少進(jìn)入底盤下方的空氣量、盡量提高底盤下方空氣的流速，以減小底盤下方的空氣壓強(qiáng)。

比如越來越多的普通原廠車型，將底盤下表面盡量平整化的作用之一就是增強(qiáng)地面效應(yīng)。

將地面效應(yīng)應(yīng)用到極致的車型大概是Toyota 7，底盤四周幾乎和地面貼合，并在車尾設(shè)置了兩個(gè)風(fēng)扇從底盤下向外抽氣。

一些開輪賽車（Open-Wheel Race Car）會(huì)在車頭設(shè)置一些小翼。這些小翼能高效獲得下壓力的原因主要是源于其自身的或在其所能影響到的底盤部位的地面效應(yīng)。

一些改裝賽車來說，可以用聚碳酸酯等材質(zhì)的平板將后部底盤封閉平整。

特別是從原廠油箱后部到后杠下沿之間的部分。這樣的平整化改造可以很好的減少后部備胎圓、后杠前方等部位的不平整和空洞。

一方面是可以加快底盤下方的空氣流速，減少整車下部的空氣升力。

另一方面是在車尾，單獨(dú)或者說更大幅度的減少了車尾的空氣升力就等于提高了車尾的安定性，否則多數(shù)原廠車型后杠之前的空洞會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的亂流。

考慮到距離比后輪更遠(yuǎn)，這個(gè)整車最遠(yuǎn)端的亂流區(qū)的空氣升力對后輪附著力的影響還是不小的。

當(dāng)然，在這樣設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮差速器、排氣管等部件的散熱問題。如果原廠油箱已經(jīng)拆除了，那油箱部位留下的巨大空洞就更應(yīng)該盡量封閉平整了。

一些原廠車底盤的平整化部件是并不十分光滑的絨氈板。

絨毛導(dǎo)致的微小不平整會(huì)帶來較厚的粘滯層（邊界層）和小型亂流。粘滯層越厚，其內(nèi)部的空氣摩擦力也就越大，小型亂流多了，也很容易導(dǎo)致大型亂流的產(chǎn)生。

所以，如果追求極致性能的話，這些兼顧了隔音功能的板子是不能接受的。

可以換成一些表面光滑的板子。同理，在加裝了一些底盤強(qiáng)化杠后，底盤的平整性和壓力區(qū)的分布也會(huì)有變化。

車底空氣壓力區(qū)或者說壓強(qiáng)分布的改變，多少都會(huì)影響到高速狀態(tài)下整車的操控特性。

車底前部空氣壓力增大或后部空氣壓力減小，會(huì)導(dǎo)致前輪垂直負(fù)載減弱，或者說車頭仰角會(huì)略微上升。

低速彎可能感覺不出來，但在一些高速或全油門彎中，這種負(fù)載的變化就可能會(huì)帶來轉(zhuǎn)向不足?？紤]到這一點(diǎn)，如果不是追求維修的便利性，還是安裝一款平整些的引擎下護(hù)板吧。

影響賽車地面效應(yīng)的幾個(gè)因素

• 從側(cè)面溢出及進(jìn)入的空氣量

• 底盤平整度，即：底盤下表面外側(cè)的邊界層情況

• 車尾氣流流出時(shí)的擴(kuò)散情況，即：擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)

• 基礎(chǔ)環(huán)境氣壓

• 尾翼和前翼的空力效果，及其導(dǎo)致的前后底盤高度差異

• 車輪卷起的氣流導(dǎo)致的底盤下空氣不穩(wěn)定

• 懸掛運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致輪井附近底盤下空氣不穩(wěn)定

• 引擎艙向后排出高溫氣體對底盤下空氣數(shù)據(jù)的影響

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