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超跑秘密(四):看不見的空氣動力學效應

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  [汽車之家 技術]  雖然它看不見、摸不著,但是高速行駛中的車輛卻不容忽視它的存在,如果利用得當,它所產生的積極效果可能會超出你的想象。而超級跑車更是離不開它的協助,仔細觀察那精雕細琢的每一處車身細節,這都是工程師極盡可能地利用空氣在為車輛提供出色的性能和行駛穩定性。

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  空氣通常給人們的感覺是輕柔、溫雅的,但是運動中的空氣卻充滿著力量,這種力量可以讓重達上百噸的飛機沖向藍天,反過來,它也可以讓賽車產生遠超過自身重量的下壓力,使其緊貼地面。​

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​● 伯努利原理

​  在日常生活中,我們可以很容易地感受到空氣動力學效應的存在。當你坐在一輛行駛的車輛中,將手伸出車外并嘗試著不斷調整手與迎風方向的角度,這時你便可以感受到空氣的升力和下壓力。

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  我們還可以通過一個小實驗來感受空氣動力學的奇妙之處:找一張A4大小的白紙,雙手捏住紙的兩個長邊,讓短邊貼著自己的嘴唇,此時紙的另一端是自然下垂的。如果對紙的上表面快速吹氣,會發現紙就這樣飄起來了,當你停止吹氣后,紙會再次恢復自然下垂的狀態,如果將這個原理反向應用于跑車或者賽車上,空氣會將車輛緊緊地壓在地面上。

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  關于這個實驗的原理研究,從亞里士多德(公元前384-322年)就開始了,直到18世紀,由丹尼爾·伯努利提出的“伯努利原理”,才較為準確的揭示了這個現象,而這套理論的實質內容,用最簡單的話來講就是:在水流或氣流里,如果速度小,壓強就大;如果速度大,壓強就小。這樣來看,當你向紙的上表面吹氣時,氣流的速度會加快,從而導致白紙上表面的壓強減小,壓強大的下側就會將紙向上推,這樣白紙就如我們看到的那樣飄起來了。

  此原理首次應用于汽車上的實例可謂是汽車界最偉大的發明之一——化油器。當活塞處于吸氣沖程時,空氣被吸入管內,并在流經相對狹窄的喉管時流速加大,從而壓強變小,汽油便從安裝于狹窄部位的噴管流出,被噴成霧狀,形成油氣混合物進入氣缸。

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  了解空氣動力學的基本原理以及常見的實例將有助于我們理解超跑以及賽車的外形設計。一輛車在行使時,會對靜止的空氣造成沖擊,空氣因此會向車的四周流動,一部分流經車體表面,一部分躥入車底,還有一部分會進入車體內部,如何高效的疏導和利用這些氣流來為車輛提供充足的下壓力,同時迅速帶走發動機、制動系統產生的熱量對于超跑來說則顯得尤為重要。

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   不過相比于賽車,增加下壓力并非是民用級超跑所要追求的一切,因為追求下壓力和減小空氣阻力就像翹翹板的兩端。車輛在高速行駛時(100km/h以上),發動機所做的功絕大部分要用于克服空氣阻力,所以對于講求排放和油耗的民用車來說,如何減小空氣阻力也顯得十分重要,而成功的關鍵是如何在最大下壓力與最低空氣阻力之間找到一個平衡點。下面我們來看看超跑是如何利用這些氣流的。

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