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F1技术科普3 - 前翼

(2015-01-04 19:27:52)
标签:

f1

前翼

端板

失速

分类: 鬼影神速

前翼

       前翼是对赛车性能有关键影响能力的部件之一。1.8M的赛车宽度,前翼提供了大概三分之一的下压力,而且大部分下压力产生于前轮。由于前翼是赛车第一个接触气流的部件,所以他影响了通过整个车身的气流。由于前翼本身的宽度限制,他还需要导向一些气流去到前胎。目前前翼可以产生足够大的下压力,但是他仍旧需要和赛车后扩散器和尾翼产生的下压力做平衡。对前翼的调整主要根据车手对赛车前部平衡的需求。

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       主体部分的形状比较复杂,前翼又一系列的空气套件组成,我们称之为元件。尾翼被限制为上下两个元件。前翼的主要元件是主板,其他则是由不同的翼片来组成。主板和翼片以一定的攻击角度集成,从而迎向吹来的气流。
 

       如果角度方的很陡而且,元件足够长的话,可以创造更多的下压力,但是这样的流经翼片下部的气流就会被分割。空气动力学专家称之为分离,逐渐的气流就会失速,翼片也就不能产生下压力。为了防止这个发生,翼片被分成若干的元件。元件之间的缝隙,我们称之为槽距,这些割槽能让气流通过,并且附着在翼片下部。越多元件和割槽的存在,就可以有越激进的前翼去创造下压力。
 

       前翼的另一个心能因素是离地面的距离。不像尾翼,前翼离地面越近越好,这种空气动力学现象被称之为地面效应。他的原理是如果前翼离地面够近的话,就可以让流过他们之间的气流停止从而失速。目前的F1规定前翼必须高过赛车底板的75mm。不过如果整个赛车都向前倾的话,车鼻部分就会离地面更近。这样的话前翼效率就会更接近地面效应,来产生下压力。车队为了让前翼贴近地面无所不用其极。


中央区域

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       当FIA召集一群F1的工程师去研究如何让前翼在跟车时不那么敏感时,他们发现越宽的前翼越不敏感。然后如果考虑整个前翼的宽度,那就太宽泛了,所以规则集中在了中央区域。

从2009年开始,前翼被规定必须有一个中央区域。50cm宽的扁平区域必须与FIA的模板一致。车队不能让这块区域向翼片一样倾斜。有些车队利用FIA放置摄像头的地方做一些空气动力学的脑经,但是这个区域大到很中性,很难对空气动力学产生正面或负面的效果。


层叠区域

      前翼有些区域相对不受元件数量限制,车队就利用他们在主件上增加一些额外的元件。不过他们不能跨入中央区域,链接在端板上就成了不二选择。一开始这些元件就是简单的增加下压力,层叠结构让起着飞机双翼的效果。现在这些层叠结构也起着将气流导向前轮的作用。在某些情况下,层叠结构反而起着相反的作用 - 升力,作用是为了更好的树立翼片尾端的气流。http://s8/mw690/001mraF5gy6OV8Sv6T517&690前翼" TITLE="F1技术科普3 前翼" />

端板


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      作为翼片的作用是为了创造上下压差来产生下压力, 但是在翼尖会发生上面的高压气流会串到翼片下方的现象,从而起到反作用。为了能够更好的密封这些气流,增加了端板。从之前只是简单的包裹气流到目前结构变的复杂已经成了主体结构的一部分。由于规则规定了端板区域的最小表面积,所以车队创造一个垂直的通风口和一个水平的脚来满足规则。


变形

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       车队很早就发现当前翼离地面更近从而产生地面效应的时候工作效率最好。然而规则已经限定了前翼距离底板的相对高度。但是有些车队发现当赛车起速后,空气压力会压弯前翼,这样的前翼就能更加接近地面从而有效的增加下压力。FIA为了防止这样的事情发生,特地增加了负载测试来检测赛车在高负载情况下是否发生变形。但是车队还是找出了漏洞,让前翼通过FIA测试同时,又能在赛道上发生形变。因为赛道上的负载要大于FIA的测试标准。我们可以通过车载摄像头看到这样的变形。直道上高速情况下前翼被压弯,等到刹车速度减慢,前翼又“弹”了回去。2012年,弹性测试有所加强,这样车队更加困难去寻找这样的漏洞。

 

失速 
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       就像之前提到的,如果前翼下方气流便少的话,就会产生失速,从而丢失下压力。当然失速并不是车队想看见的,因为为了保证过弯速度,赛车需要足够的下压力。产生下压力的同时,也产生了阻力,这有让赛车直线速度有损。当时车翼失速时,不仅消失了下压力,阻力也随之消失。理想情况下车队希望,直道上失速,弯道里则有更多的下压力,但是禁止变形翼片,让这样的想法变的不可能。回到2010年的F-duct, 车手可以控制通风导管,让赛车在直道上减少阻力。这样的方案现在被禁止了,但是梅赛德斯却基于这样的原理想到了另外一套解决方案。他们的双DRS利用尾翼的翼片移动,来对通风导管吹气,从而让前翼失速。这样可以减少前部的阻力,从而提高直道极速。这样做的另外一个好处时,当DRS开启时,减少前部的下压力能够更好的平衡赛车。

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