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汽車風(fēng)洞技術(shù)解析系列汽車尾翼

2018-05-14 09:33:35·  
　
我們?cè)谫愜嚿隙紩?huì)看到安裝有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的尾翼，在城市中我們也可以看到一些改裝后的量產(chǎn)車安裝有尾翼。但你了解尾翼的原理嗎？尾翼真的會(huì)如你所期望的發(fā)揮它的作用嗎？本期汽車風(fēng)洞技術(shù)解析系列，我們一起了解一下汽車尾翼相關(guān)的知識(shí)。尾翼、擴(kuò)散器、渦輪增壓、碳纖維車身號(hào)稱汽車界的裝x四件套！如果你還能整出點(diǎn)什么氣動(dòng)造
我們?cè)谫愜嚿隙紩?huì)看到安裝有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的尾翼，在城市中我們也可以看到一些改裝后的量產(chǎn)車安裝有尾翼。但你了解尾翼的原理嗎？尾翼真的會(huì)如你所期望的發(fā)揮它的作用嗎？本期汽車風(fēng)洞技術(shù)解析系列，我們一起了解一下汽車尾翼相關(guān)的知識(shí)。
 
尾翼、擴(kuò)散器、渦輪增壓、碳纖維車身號(hào)稱汽車界的裝x四件套！如果你還能整出點(diǎn)什么氣動(dòng)造型、下壓力、空氣動(dòng)力學(xué)等高逼格名詞。但正如題目所說(shuō)的“尾翼不是你想裝，想裝就能裝”。
 
 
一、尾翼產(chǎn)生下壓力的原理
由于汽車為上凸下平的外部造型，汽車在行駛中始終會(huì)受到方向向上的氣動(dòng)升力作用，氣動(dòng)升力過大就會(huì)影響到汽車的行駛安全性和穩(wěn)定性，相關(guān)內(nèi)容可以參考我們第012期和第014期氣動(dòng)升力的相關(guān)文章。
既然向上的氣動(dòng)升力影響了汽車行駛安全性，那么設(shè)計(jì)師就要想方設(shè)法增加下壓力，尾翼就是其中一種非常有效的方法。
眾所周知，飛機(jī)的機(jī)翼能產(chǎn)生向上的升力，尾翼其實(shí)就是一個(gè)倒置的機(jī)翼，為汽車帶來(lái)向下的下壓力。
尾翼產(chǎn)生下壓力的示意圖
我們以單層尾翼為例，當(dāng)氣流流經(jīng)尾翼后，尾翼改變了原本向下的氣流流向，使得氣流方向流向后上方，根據(jù)力的相互作用原理，尾翼給了氣流向上的力，氣流給尾翼施加了一個(gè)向下的力。
保時(shí)捷911尾翼后的流場(chǎng)
有尾翼和無(wú)尾翼汽車后部流場(chǎng)情況
汽車安裝了尾翼后，提升了汽車行駛中的下壓力，增大了輪胎的接地負(fù)荷，提高了汽車過彎時(shí)的安全性，這對(duì)賽車而言是十分重要的。
法拉利F1賽車的尾翼
 
二、尾翼的"負(fù)面作用"
尾翼能夠發(fā)揮出正面效應(yīng)的前提是，汽車廠商對(duì)尾翼的安裝角度、翼型等做了充分的風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD仿真，通過不斷的優(yōu)化以達(dá)到最優(yōu)的效果。
MIRA風(fēng)洞中觀察某車型尾翼附近的流場(chǎng)
 
如果你以為給你的愛車安裝上一個(gè)倒置的機(jī)翼就可以提高汽車的行駛性能了？那你就大錯(cuò)特錯(cuò)了，考慮過尾翼的安裝角度嗎？考慮過選擇什么翼型嗎？考慮過端板形狀嗎？考慮過撐板的位置嗎？考慮到尾翼的升阻比嗎？對(duì)尾翼附近流場(chǎng)做過CFD數(shù)值模擬嗎？
 
如果這些都沒有考慮，那么尾翼在你的愛車上只是一個(gè)裝逼的玩具而已。
這是什么鬼？
像下圖這樣安裝的尾翼，即使增加了下壓力，但由于其安裝位置過高，將會(huì)增加汽車的俯仰力矩，相應(yīng)的減小前輪的下壓力，會(huì)對(duì)高速下汽車的操縱穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響，這也是為什么在F1賽車中，會(huì)同時(shí)安裝有前翼和尾翼，前后翼配合才能達(dá)到最理想的效果。
另外其側(cè)面撐桿截面較寬，在行駛中增加了汽車受到的側(cè)向力作用，同樣對(duì)行駛穩(wěn)定性帶來(lái)隱患。你確定這是尾翼？
 
安裝不當(dāng)?shù)奈惨恚€會(huì)增加汽車的空氣阻力，帶來(lái)燃油消耗量的增加。暴露在外的尾翼在汽車行駛中也是一個(gè)非常強(qiáng)的噪聲源。另外沒有經(jīng)過與整車性能優(yōu)化后的尾翼，即使增加了下壓力，也有可能會(huì)額外增加輪胎的磨損，同樣影響到汽車的行駛安全性。
 
一句話，尾翼不是你想裝，想裝就能裝！首先你要了解它背后所涉及的空氣動(dòng)力學(xué)原理。其次觀察下尾翼附近的流場(chǎng)，最后再來(lái)做個(gè)CFD仿真，當(dāng)你完成這些工作，你安裝的尾翼才能發(fā)揮出它最大的效應(yīng)。
 
四、一些精致的汽車尾翼
奧迪R8的尾翼
保時(shí)捷911 GT3的尾翼
保時(shí)捷911的自動(dòng)調(diào)節(jié)尾翼
布加迪威龍的主動(dòng)式尾翼  
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