日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車測(cè)試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測(cè)試

科普 | 空氣動(dòng)力學(xué)工程師怎么看《飛馳人生》

2019-03-01 13:59:58·  來(lái)源：中國(guó)汽研汽車風(fēng)洞技術(shù)  作者：胡裕荃  
　
隨著《飛馳人生》的熱映，關(guān)于影片的討論也層出不窮。有人說(shuō)這是一部關(guān)于賽車的勵(lì)志片，所表達(dá)的世界觀既高級(jí)又樸素，鼓勵(lì)人們找到內(nèi)心的熱情所在，不管能否成功
 
隨著《飛馳人生》的熱映，關(guān)于影片的討論也層出不窮。有人說(shuō)這是一部關(guān)于賽車的勵(lì)志片，所表達(dá)的世界觀既高級(jí)又樸素，鼓勵(lì)人們找到內(nèi)心的熱情所在，不管能否成功，也永不言棄。然而除了這些深層次的意義，作為一名汽車空氣動(dòng)力學(xué)工程師，又會(huì)有哪些不同的觀影感受呢？本期邀請(qǐng)了上汽技術(shù)中心氣動(dòng)工程師胡裕荃先生一起來(lái)聊聊。
 
作者簡(jiǎn)介
胡裕荃：
    上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心空氣動(dòng)力學(xué)工程師。
    *本文內(nèi)容為作者個(gè)人意見，不代表所在企業(yè)觀點(diǎn)。
 
引 言
 
賀歲檔電影《飛馳人生》正在上映，電影講的是一個(gè)五連冠賽車手因飆車而被禁賽五年，禁賽期滿為了贏得尊嚴(yán)、追逐夢(mèng)想又重新復(fù)出，并最終取得冠軍，但付出生命的故事。這顯然不是一部看了只能讓人哈哈大笑的電影，電影里葉經(jīng)理和張弛在樓頂上伴著落日余暉合唱《光輝歲月》的片段總是在我腦中回映，不過(guò)這部電影對(duì)于汽車行業(yè)從業(yè)者，對(duì)于一名氣動(dòng)工程師而言，可回味的顯然不僅于此。
賽車比賽追求的是更快的駕駛速度，更好的成績(jī)。而想要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，除了賽車手本身的操作和駕駛技術(shù)外，車手所使用車輛本身的技術(shù)含量也很重要，工欲善其事必先利其器。動(dòng)力更強(qiáng)勁的發(fā)動(dòng)機(jī)，更輕但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高的車體，效率更高的傳動(dòng)系統(tǒng)，控制更靈敏的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，性能表現(xiàn)更好的車輪，以及空氣動(dòng)力學(xué)性能更好的造型設(shè)計(jì)等都能提高賽車成績(jī)。
 
什么是操穩(wěn)？
 
在F1比賽中平均車速為200~230km/h，高車速讓車手對(duì)車輛的控制提升了成倍的難度，一個(gè)彎沒(méi)過(guò)好就可能導(dǎo)致車輛失控，一旦車輛在高速下失控則車手九死一生。
即使車輛未失控，過(guò)彎耗時(shí)對(duì)比賽成績(jī)的影響也是巨大的，賽場(chǎng)上零點(diǎn)幾秒就是領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上接受鮮花和掌聲與領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)下懊惱不已希望下一次能證明自己的區(qū)別。因此賽車操縱穩(wěn)定性（簡(jiǎn)稱操穩(wěn)）對(duì)車手人身安全和比賽成績(jī)而言至關(guān)重要。
 
操穩(wěn)是指車能按照車手駕駛意圖行駛（操縱性），同時(shí)也能抵抗外界干擾的能力（穩(wěn)定性）。
 
汽車能前進(jìn)是因?yàn)檐囕喗o了地面作用力，地面給了車輪反作用力（牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律）。車手的駕駛意圖最終都是通過(guò)這個(gè)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
影響這個(gè)力的因素有很多，賽車所受垂直方向正壓力（本文簡(jiǎn)稱正壓力）就是其中重要因素。
 
另外賽車在有很大正壓力的情況下抵抗橫風(fēng)或偏載等外界干擾的能力也大大增加。
 
因此合適的正壓力能直接提升賽車的操縱性和穩(wěn)定性。
 
什么是正壓力，如何調(diào)整正壓力？
 
正壓力由重力以及整車所受空氣在Z方向的合力合成，空氣對(duì)車輛在Z方向合力如果向上，則該力稱為升力，如果空氣對(duì)車輛在Z方向的合力向下，則該力稱為下壓力。同樣空氣在X 方向合力稱為氣動(dòng)阻力，在Y方向的合力稱為側(cè)向力。
我們可以通過(guò)造型設(shè)計(jì)以及氣動(dòng)附件添加來(lái)改變空氣對(duì)整車縱向、橫向、垂直方向的作用力，自然也能控制垂直方向的升力/下壓力，影響正壓力。
 
升力影響正壓力最直觀的感受就是高速上開車。在高速上開車常常感覺(jué)“發(fā)飄”，這個(gè)所謂的“發(fā)飄”，就是因?yàn)檐囁偕仙?，整車所受升力增加，正壓力減小，車輪抓地力減小，駕駛員感覺(jué)車輛不能及時(shí)響應(yīng)駕駛操作。
賽車氣動(dòng)設(shè)計(jì)目標(biāo)就是保證在確定的整車前后設(shè)計(jì)配重情況下，高速時(shí)整車氣動(dòng)下壓力分布能使得前后軸正壓力平衡，同時(shí)整車阻力盡可能小。如果前后軸正壓力沒(méi)有平衡，如前軸正壓力過(guò)大，后軸正壓力不足，轉(zhuǎn)彎時(shí)車尾有甩出趨勢(shì)，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)向過(guò)度現(xiàn)象；若后軸正壓力過(guò)大，前軸正壓力不足，轉(zhuǎn)彎時(shí)后輪有保持直線運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不足現(xiàn)象，這兩種情況均會(huì)影響過(guò)彎成績(jī)。
升力如何產(chǎn)生？
 
我們可以把汽車簡(jiǎn)單理解成上表面是個(gè)弧形，下表面是個(gè)平面的物體，當(dāng)前方有均勻來(lái)流吹過(guò)的時(shí)候，這股氣流被分成兩部分（為了便于理解忽略兩側(cè)氣流），一部分向上走，從車頂越過(guò)，到達(dá)車尾，一部分直接從車下方流過(guò)，到達(dá)車尾。由于上表面的距離比下表面的距離長(zhǎng)，所以從宏觀上可以認(rèn)為流經(jīng)上表面的空氣平均速度比流經(jīng)下表面的空氣平均速度大，而由伯努利原理可知，速度越大的地方壓力越小，速度越小的地方壓力越大，因此可做定性判斷，整車上表面的壓力比下表面小，這個(gè)壓力差會(huì)形成升力，并且來(lái)流速度越高，這個(gè)壓差越大，既車速越快，升力越大。
 
實(shí)際汽車氣動(dòng)升力形成機(jī)理比這復(fù)雜，受壓差影響，也受地面效應(yīng)影響，受流場(chǎng)結(jié)構(gòu)影響，也受氣流形態(tài)影響，但我們可以這么粗略理解為什么汽車會(huì)產(chǎn)生升力。
影響下壓力的氣動(dòng)附件
這是一張賽車的圖片，賽車的主要?dú)鈩?dòng)套件是前翼和尾翼，這兩處的套件截面可以大致認(rèn)為是一個(gè)反過(guò)來(lái)的飛機(jī)機(jī)翼。
機(jī)翼上表面流速高，下表面流速低，可以為飛機(jī)提供飛行所需的升力。
反過(guò)來(lái)安裝，則上表面流速低，下表面流速高，上表面壓力大，下表面壓力小，這個(gè)壓差可以為賽車提供所需的下壓力。這前后兩處的下壓力，就像兩只無(wú)形的大手，將賽車按在地上，保證了賽車高速行駛不會(huì)有“發(fā)飄”的感覺(jué)，提升了操縱穩(wěn)定性。
這里可以開個(gè)腦洞，當(dāng)車速足夠高的情況下，下壓力數(shù)值會(huì)大于整車重力，如果車是在天花板上開，那作用在車上的上壓力會(huì)大于車的重力，這樣是不是在高架橋的背面行駛，就成為了可能呢？ 

尾翼的高級(jí)玩法
尾翼不僅僅能影響下壓力，還能影響阻力。當(dāng)尾翼水平放置時(shí)候，阻力??；當(dāng)尾翼與車身呈一定角度放置時(shí)候，阻力大，此時(shí)下壓力也大。
為了適應(yīng)直線段和彎道段不同的阻力下壓力需求，可調(diào)式尾翼（Drag Reductuion System）應(yīng)運(yùn)而生。在直線段尾翼放平，減小阻力提高車速；在彎道段尾翼升起提供下壓力增加過(guò)彎速度。有些車也讓尾翼在剎車時(shí)升起，提供阻力增加剎車效率。
在賽車攻彎時(shí)由于車有向彎道外側(cè)側(cè)翻的趨勢(shì)，倘若賽車在彎道中能夠自適應(yīng)地調(diào)整車輛兩側(cè)的下壓力以抵消這個(gè)趨勢(shì)，則更有利于車手控制賽車在彎道中的走向，提升彎道成績(jī)，而這就是2018年廣州車展上亮相的蘭博基尼Aventador SVJ的最新設(shè)計(jì)。
該車尾翼內(nèi)有一個(gè)氣流通道，該氣流通道入口是在尾翼根部，出口是橫貫整個(gè)尾翼下端面的一道縫隙，氣流通道入口的開閉狀態(tài)可以決定是否有氣流從氣流通道出口流出，從而改變尾翼處的氣流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)改變下壓力的效果。

尾翼加裝
談起汽車改裝，就免不得提起尾翼加裝。人們往往通過(guò)夸張的尾翼造型來(lái)表達(dá)自我，展示個(gè)性。
然而在沒(méi)有經(jīng)過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的情況下，這些尾翼通常會(huì)提供巨大的后輪下壓力，而又沒(méi)有前輪下壓力或車前部配重來(lái)與之匹配，這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)俯仰力矩，該力矩輕則減輕前輪抓地力，影響操縱穩(wěn)定性；重則使汽車直接起飛。
超車時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用
以上聊了升力與下壓力形成原因及其如何對(duì)賽車比賽產(chǎn)生影響，實(shí)際上空氣動(dòng)力學(xué)在賽車設(shè)計(jì)及比賽中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此。在賽車比賽中通常是在彎道超車，不過(guò)也能看到長(zhǎng)直線段超車的情況。
這時(shí)觀眾往往會(huì)噓聲一片，前面那車怎么不加速呀，踩油門呀，二檔八千轉(zhuǎn)干啊，怎么直線段被超車了。殊不知前車車手是極其無(wú)奈的，并不是他沒(méi)踩油門，而是他真的已經(jīng)踩到底了，只能絕望地看著對(duì)手一點(diǎn)點(diǎn)超過(guò)自己。
為什么兩輛動(dòng)力水平差不多的車在此時(shí)的動(dòng)力表現(xiàn)會(huì)有如此差異呢？這里涉及到一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。
前車開過(guò)之后，前車尾部氣體是被帶向行駛方向的，也就是說(shuō)前車尾部氣體有了向前方的初速度。這個(gè)初速度使得后車與空氣的相對(duì)速度比前車與空氣的相對(duì)速度小，相當(dāng)于后車以更小的速度撞向空氣，因此后車空氣阻力也就小。
我們知道發(fā)動(dòng)機(jī)功率P=FV，功率等于總阻力乘以速度。在保持相同的行車速度跟車時(shí)，因后車阻力小，故其所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率是低于前車的，換句話說(shuō)，當(dāng)跟車階段前車油門已經(jīng)踩到底的情況下，后車油門還保有余量，正是這點(diǎn)余量讓后車有剩余動(dòng)力超過(guò)前車，取得領(lǐng)先地位。
 
到這里有沒(méi)有想起一句話，一群大雁往南飛，一會(huì)兒排成個(gè)人字，一會(huì)兒排成個(gè)一字。
 
空氣動(dòng)力學(xué)可不僅僅是升力/下壓力
 
前面說(shuō)了當(dāng)汽車行駛速度相同的時(shí)候，阻力低，所需發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也就低。當(dāng)兩臺(tái)車發(fā)動(dòng)機(jī)最高輸出功率相同時(shí)，其中一臺(tái)車的空氣阻力越低，則總阻力越低，則該車最高車速越高。因此在賽車造型設(shè)計(jì)時(shí)，若在保證足夠下壓力的情況下還能降低賽車的空氣阻力，那無(wú)疑這個(gè)造型能夠讓該款賽車在激烈的比賽中占得先機(jī)。
 
乘用車和賽車所面臨的情況是不同的，對(duì)于乘用車而言，降低阻力的優(yōu)先級(jí)無(wú)疑是大于降低升力提高下壓力的。賽車追求的是速度和操控，而這需要提升下壓力來(lái)保證車手駕駛意圖的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)；乘用車追求的是舒適和經(jīng)濟(jì)，乘用車不會(huì)開到極限速度，沒(méi)有緊迫的提升下壓力需求，而降低空氣阻力能降低油耗，這既能讓整車廠的產(chǎn)品增加競(jìng)爭(zhēng)力，又能讓用戶節(jié)約實(shí)實(shí)在在的真金白銀，贏得產(chǎn)品口碑，可以說(shuō)是不同的用車需求使得賽車和乘用車有不同的氣動(dòng)發(fā)展方向。
以賽車為落腳點(diǎn)的電影《飛馳人生》的熱映顯示了大眾對(duì)于賽車的熱情，而影片中賽車尾翼的運(yùn)用也表明了空氣動(dòng)力學(xué)在賽車設(shè)計(jì)中不可或缺的重要性已成為社會(huì)普遍認(rèn)識(shí)。
 
空氣動(dòng)力學(xué)不僅僅包含本文主要提到的升力下壓力，也包含阻力，還包括側(cè)向力；空氣動(dòng)力學(xué)也不僅僅應(yīng)用在賽車上，也運(yùn)用在乘用車上，商用車上，飛機(jī)上，空氣、運(yùn)動(dòng)交叉領(lǐng)域（如自行車賽）及其他領(lǐng)域上。這些領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展，都蘊(yùn)含氣動(dòng)工程師的心血，都有氣動(dòng)工程師不可磨滅的功勞，希望在社會(huì)各界的關(guān)注下，業(yè)界同仁的努力下，空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)的升級(jí)迭代會(huì)更迅速，空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展會(huì)更蓬勃。
 
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25