『分享』汽車尾翼的設計
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尾翼的基本設計
尾翼和擾流器的誕生正是要解決氣流和浮升力的問題。我們見到過的尾翼可謂五花八門、千奇百怪。不過它們卻有著相同的特點:表面狹窄、水平面離開車身安裝(如果尾翼緊貼在車身安裝,如果它不僅僅起到裝飾作用,便只有擾流器般的作用,這兩者是不同的。)尾翼的主要作用是增加下壓力,所以尾翼的外形必須像倒置的機翼才行,這樣的設計會使流經尾翼下端的氣流的速度較流經尾翼上端的來得高,從而產生下壓力。還有一種產生下壓力的方法是將尾翼前端微微向下傾斜,雖然這種設計會比水平式的尾翼產生更大的空氣拉力,但是在調節下壓力大小的方面卻較有彈性。
人們經常談論某個汽車的尾翼(正確名稱應為擾流板)很漂亮, 很多人也故意裝上擾流板。到底有多大作用呢?
實際上, 汽車在低速時, 氣流對汽車的影響較小, 擾流板的作用不大,所以較小的汽車(小于2.0L 的引擎的汽車)裝擾流板的意義不大。然而, 如果你的車的速度經常超過90KM/h, 這時空氣阻力明顯地影響著汽車的行駛性能。那么擾流板的作用就比較明顯了。
問題的提出:
現代轎車的經常時速已達100公里左右,最高時速更達200公里以上,因此轎車的車身設計既要服從空氣動力學,要有盡量低的空阻系數,又要采取措施,在車身的前后端安裝導流板和擾流板,以保證轎車的行駛安全。
原理借鑒:
在空氣動力學上,有法國物理學家貝爾努依證明的一條理論:空氣流速的速度與壓力成反比。也就是說,空氣流速越快,壓力越小;空氣流速越慢,壓力越大。例如飛機的機翼是上面呈正拋物形,氣流較快;下面平滑,氣流較慢,形成了機翼下壓力大于上壓力,產生了升力。如果轎車外型與機翼橫截面形狀相似,在高速行駛中由于車身上下兩面的氣流壓力不同,下面大上面小,這種壓力差必然會產生一種上升力,車速越快壓力差越大,上升力也就越大。這種上升力也是空氣阻力的一種,汽車工程界稱為誘導阻力,約占整車空氣阻力的7,雖然比例較小,但危害很大。其它空氣阻力只是消耗轎車的動力,這個阻力不但消耗動力,還會產生承托力危害轎車的行駛安全。因為當轎車時速達到一定的數值時,升力就會克服車重而將車子向上托起,減少了車輪與地面的附著力,使車子發飄,造成行駛穩定性變差。
解決方案:
為了減少轎車在高速行駛時所產生的升力,汽車設計師除了在轎車外型方面做了改進,將車身整體向前下方傾斜而在前輪上產生向下的壓力,將車尾改為短平,減少從車頂向后部作用的負氣壓而防止后輪飄浮外,還在轎車前端的保險杠下方裝上向下傾斜的連接板。連接板與車身前裙板聯成一體,中間開有合適的進風口加大氣流度,減低車底氣壓,這種連接板稱為導流板。在轎車行李箱蓋上后端做成象鴨尾似的突出物,將從車頂沖下來的氣流阻滯一下形成向下的作用力,這種突出物稱為擾流板。還有一種擾流板是人們受到飛機機翼的啟發而產生的,就是在轎車的尾端上安裝一個與水平方向呈一定角度的平行板,這個平行板的橫截面與機翼的橫截面相同,只是反過來安裝,平滑面在上,拋物面在下,這樣車子在行駛中會產生與升力同樣性質的作用力,只是方向相反,利用這個向下的力來抵消車身上的升力,從而保障了行車的安全。這種擾流板一般安裝在時速比較高的轎跑車上。目前不少轎車都裝有導流板和擾流板,藉以提高轎車的性能。
尾翼和擾流器的誕生正是要解決氣流和浮升力的問題。我們見到過的尾翼可謂五花八門、千奇百怪。不過它們卻有著相同的特點:表面狹窄、水平面離開車身安裝(如果尾翼緊貼在車身安裝,如果它不僅僅起到裝飾作用,便只有擾流器般的作用,這兩者是不同的。)尾翼的主要作用是增加下壓力,所以尾翼的外形必須像倒置的機翼才行,這樣的設計會使流經尾翼下端的氣流的速度較流經尾翼上端的來得高,從而產生下壓力。還有一種產生下壓力的方法是將尾翼前端微微向下傾斜,雖然這種設計會比水平式的尾翼產生更大的空氣拉力,但是在調節下壓力大小的方面卻較有彈性。
人們經常談論某個汽車的尾翼(正確名稱應為擾流板)很漂亮, 很多人也故意裝上擾流板。到底有多大作用呢?
實際上, 汽車在低速時, 氣流對汽車的影響較小, 擾流板的作用不大,所以較小的汽車(小于2.0L 的引擎的汽車)裝擾流板的意義不大。然而, 如果你的車的速度經常超過90KM/h, 這時空氣阻力明顯地影響著汽車的行駛性能。那么擾流板的作用就比較明顯了。
問題的提出:
現代轎車的經常時速已達100公里左右,最高時速更達200公里以上,因此轎車的車身設計既要服從空氣動力學,要有盡量低的空阻系數,又要采取措施,在車身的前后端安裝導流板和擾流板,以保證轎車的行駛安全。
原理借鑒:
在空氣動力學上,有法國物理學家貝爾努依證明的一條理論:空氣流速的速度與壓力成反比。也就是說,空氣流速越快,壓力越小;空氣流速越慢,壓力越大。例如飛機的機翼是上面呈正拋物形,氣流較快;下面平滑,氣流較慢,形成了機翼下壓力大于上壓力,產生了升力。如果轎車外型與機翼橫截面形狀相似,在高速行駛中由于車身上下兩面的氣流壓力不同,下面大上面小,這種壓力差必然會產生一種上升力,車速越快壓力差越大,上升力也就越大。這種上升力也是空氣阻力的一種,汽車工程界稱為誘導阻力,約占整車空氣阻力的7,雖然比例較小,但危害很大。其它空氣阻力只是消耗轎車的動力,這個阻力不但消耗動力,還會產生承托力危害轎車的行駛安全。因為當轎車時速達到一定的數值時,升力就會克服車重而將車子向上托起,減少了車輪與地面的附著力,使車子發飄,造成行駛穩定性變差。
解決方案:
為了減少轎車在高速行駛時所產生的升力,汽車設計師除了在轎車外型方面做了改進,將車身整體向前下方傾斜而在前輪上產生向下的壓力,將車尾改為短平,減少從車頂向后部作用的負氣壓而防止后輪飄浮外,還在轎車前端的保險杠下方裝上向下傾斜的連接板。連接板與車身前裙板聯成一體,中間開有合適的進風口加大氣流度,減低車底氣壓,這種連接板稱為導流板。在轎車行李箱蓋上后端做成象鴨尾似的突出物,將從車頂沖下來的氣流阻滯一下形成向下的作用力,這種突出物稱為擾流板。還有一種擾流板是人們受到飛機機翼的啟發而產生的,就是在轎車的尾端上安裝一個與水平方向呈一定角度的平行板,這個平行板的橫截面與機翼的橫截面相同,只是反過來安裝,平滑面在上,拋物面在下,這樣車子在行駛中會產生與升力同樣性質的作用力,只是方向相反,利用這個向下的力來抵消車身上的升力,從而保障了行車的安全。這種擾流板一般安裝在時速比較高的轎跑車上。目前不少轎車都裝有導流板和擾流板,藉以提高轎車的性能。
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