賽車選兩廂還是三廂的好?

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兩廂車,三廂車,顧名思義,區別就在於尾部的後備箱。

賽車顯然是不需要後備箱作為儲物空間的,但是賽場上,尤其是大馬力房車賽,三廂車的數量為什麼總比兩廂車多呢?

大傢知道,賽車優化空氣動力學的目的無非是減小阻力和增大下壓力,而汽車的阻力 70% 以上都來自於空氣。

那麼哪一隻車隊能夠使自己的賽車有最小的空氣阻力,誰就能在賽道上取得優勢。

既然如此,我們就從空氣動力學的角度來審視兩廂車與三廂車的優劣。

▲大馬力的房車賽賽車大多為三廂車

對於汽車來講,空氣阻力分為摩擦阻力和壓差阻力。

因為自身的粘性,空氣對汽車表面會有摩擦作用,即有摩擦力。

這裡的摩擦力,與物理課上所說的摩擦力是同一種力,最終作用的效果都是對物體的相對運動形成阻礙。

▲級別較低的房車賽和拉力賽賽車以兩廂車為主

而壓差阻力則是因為汽車在行駛過程中不斷穿破周圍的氣流,改變瞭空氣微團的相對位置。

有的地方微團多,氣壓就高,有的地方微團少,氣壓就低。

而初中物理課告訴我們,高氣壓區對低氣壓區有壓強差,形成瞭壓力,而這種壓力就是我們說的壓差阻力。

實驗結果表明,在汽車的阻力中,壓差阻力占 99%。

瞭解瞭這些之後,我們就可以進一步分析瞭。

下面兩廂車和三廂車的流場分佈圖,而從車頭延伸至車尾的一條條線,就是跡線,代表瞭空氣的運動軌跡。

從圖中我們可以看出,對於三廂車,因為康達效應,以及車身的粘性,空氣會沿著後窗以及行李箱的上表面繼續流動,所以低壓區絕大部分都隻存在於後備箱的正後方。

康達效應:當流體與它流過的物體表面之間存在表面摩擦時,隻要曲率不大,流體會順著物體表面流動

把一根勺子貼上水龍頭流下的水流,水流會沿著勺子的曲面改變流向,其中的原理就是康達效應

而兩廂車由於沒有行李箱,車尾部形狀變化處半徑更小,變化更劇烈,氣流無法繼續附著在車體表面流動,所以隻能隨著慣性運動,形成圖示跡線,產生的低壓區更大。

同等條件下,更大的低壓區自然帶來更大的壓差阻力,所以三廂車的壓差阻力就小於兩廂車,自然空氣阻力也就更小。

但是為什麼在房車賽中還有的車隊堅持使用兩廂車呢?

因為賽車不僅僅是直道上的比拼,更重要的是彎道的速度。

根據圓周運動的公式 F = mv²/r,彎道半徑相同,車本身質量相同時,抓地力越大,過彎的速度也就越快。而把車輛緊緊壓在賽道上的力,正是來自於空氣的下壓力。

前文中我們說過,空氣阻力分為摩擦阻力和壓差阻力,兩者的效果都是阻礙車輛運動,而下壓力的來源,恰恰也是壓差阻力。

CTCC 超級量產車組的賽車均安裝瞭尾翼。賽車的尾翼將高壓區與低壓區的相對方向從原來的水平向後變成從前上方到後下方,將原來壓差阻力的一部分改變方向,變成下壓力,使得賽車能以更高的速度過彎。

賽車的尾翼將高壓區與低壓區的相對方向從原來的水平向後變成從前上方到後下方,將原來壓差阻力的一部分變成下壓力,兩廂賽車的尾翼較高,低壓區得到瞭更好的利用

兩廂賽車的尾翼較高,基本與車頂處於同一高度,此時低壓區得到瞭更好的利用。

相比於三廂車雖然水平方向的阻力更大,但是豎直方向上的下壓力也就更大,能夠給車輛提供更大的抓地力,彎道速度就更快。

三廂賽車尾翼如果也像兩廂車一樣與車頂平齊,很大一部分氣流會從尾翼下部流過,尾翼兩個表面壓力差小,產生的下壓力也就非常小;而如果尾翼過低,低壓區大小有限,還是不能有效地產生下壓力

三廂車的尾翼便陷入瞭矛盾之中——尾翼如果也像兩廂車一樣與車頂平齊,由於我們說的康達效應和氣流本身的粘性,有很大一部分氣流會從尾翼下部流過,尾翼兩個表面壓力差小,產生的下壓力也就非常小;

而如果尾翼過低,低壓區大小有限,還是不能有效地產生下壓力,所以三廂車尾翼調節的難度要比兩廂車大得多!

但是即便如此,也無法與兩廂車 " 成噸的下壓力 " 來較量。畢竟由於車體產生的巨大的低壓區所帶來的下壓力是兩廂車天生的優勢。

盡管如此,賽車是一個有機的整體,任何一處不合適的調教,都會形成 " 木桶效應 ",而能否將兩廂車與三廂車各自空氣動力學上的優勢發揮出來,還得考驗技師的功力。孰強孰弱,還要在賽道上看分曉。

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