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超跑秘密(四):看不見的空氣動力學效應

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車身表面的空氣動力學設計

  首先要說明,作為民用級的超跑,其車身表面不能遍布像賽車一樣經過大量風洞試驗、紛繁復雜并對車身氣流的疏導起到承前啟后作用的翼片,因為這將使得車輛看上去不是特別具有美感。而根據車輛的品牌傳承、設計理念、市場定位等因素,絕大部分超跑在外形上都遵循了光滑、流暢的設計原則,這也使得空氣從車輛四周平緩流過,將阻力減至最小。

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  其實仔細觀察超跑的側面造型,就不難發現從車頭至車尾的線條呈中間高兩邊低的弧形,而車底則十分的平坦,而這個形狀十分類似機翼的截面。當在單位時間內,氣流流過這個機翼形狀的物體時,由于車體上方的路程相對更長,所以上方流過的氣體一定較從車體下方流過得快,如此一來便會產生一股浮升力。

  隨著車速的提高,浮升力會加大,同時下壓力的損失也在加大。雖然車體上下方的壓力差可能只有一點點,但是由于車體上下的面積較大,微小的壓力差便會造成明顯的抓著力的差別。一般而言,車尾更容易受到浮升力的影響,而車頭部分也會因此受到牽連,導致操控穩定性差。

——車頭部分

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  超跑的前機艙蓋配合傾斜角度很大的前風擋玻璃本身可以產生一些下壓力,由于很多超跑都采用發動機中置或者后置的布局,所以前機蓋通常留給空氣動力學的設計人員較大的發揮空間,比如通過在機艙蓋上開槽的方式來對氣流進行合理的引導,從而額外產生一部分的下壓力。

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法拉利法拉利F12berlinetta2013款 6.3L 標準型

  隨著材料學的發展,工程人員開發出了一種被動可變形的擾流翼,這項技術曾經打著技術規則的擦邊球在F1中短暫出現過,不過后來還是被禁用,但是這并不妨礙它在民用車上的大展拳腳。這種翼片由柔性良好的材料制成,彎道時由于車速較慢,導致風阻系數較低,使得翼片基本保持原先相對陡峭的形狀,一旦車輛高速行駛,更大的風阻系數會把翼片吹得更平,有助于減小空氣阻力。

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  對于超跑來說,“快”是它們一個最為顯著的標簽,但是也不可忽視它們所擁有的強大制動能力,若要使制動系統在連續高負荷的條件下穩定工作,則少不了散熱系統的輔助,所以流經車頭的一部分空氣就需要合理地導入到制動系統來為其散熱,而這也屬于對空氣動力學效應的應用。

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——車身中部

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  車身中部通常是空氣動力學很少做文章的地方,工程師更多的是對現有的車身部件進行優化,比如凸出車身的后視鏡往往會擾亂行進中順暢的氣流,如果能夠很好的對其加以利用(比如它伸出車外的距離、大小、造型等),后視鏡還能起到梳理氣流的作用,車尾部在接受到這些平穩順暢的氣流后,也可以獲得更高效的空氣動力學特性。此外將門把手設計成隱藏式的,都可以減少亂流的產生。

蘭博基尼蘭博基尼Gallardo2013款 LP 560-4

  由于很多超跑采用發動機后置的布局,所以在車門后方會開有相應的進氣孔,一部分氣流用來給發動機提供進氣,另一部分則用來提供散熱。

——車尾部分

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  前面提到車尾部通常是一輛車最需要下壓力的地方,首先是車尾在高速行駛時更容易產生升力。其次很多超跑都采用后輪驅動,所以車輛后部更需要充足的下壓力來確保抓地力。此外氣流流經車尾后由于失去了車身的依附,從而變得混亂不堪,這種亂流會破壞車輛的行駛穩定性,車速越高越明顯,所以針對車尾部的氣流疏導顯得十分必要。

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