汽车尾翼的物理学原理以及种类.pdf

汽车尾翼的物理学原理汽车尾翼的物理学原理以及种类以及种类 原文链接 尾翼 专业的叫法为扰流板 属于汽车空气动力套件中的一部分 尾翼的主要作用是 为了减少车辆尾部的升力 如果车尾的升力比车头的升力大 就容易导致车辆过度转向 后轮抓地力减少以及高速稳定性变差 目前安装尾翼已经成为年轻车主彰显时尚个性的一种方式 安装大气美观的尾翼可以 提高车辆的行驶稳定性 然而貌似简单的尾翼安装也有一定的学问 尾翼种类尾翼种类 一 玻璃钢尾翼 这类尾翼造型多样 有鸭舌状的 机翼状的 也有直板式的 比较 好做造型 不过玻璃钢材质比较脆 韧性和刚性都不大 价格比较便宜 二 铝合金尾翼 这类尾翼导流和散热效果不错 而且价格适中 不过重量要比其他 材质的尾翼稍重些 三 碳纤维尾翼 碳纤维尾翼刚性和耐久性都非常好 不仅重量轻而且也是最美观的 一种尾翼 现在广泛被 F1赛车采用 不过价格比较昂贵 尾翼的优缺点尾翼的优缺点 优点 提高高速行驶稳定性 安装尾翼除了美观的作用外 更大的作用是高速行驶时可以为车辆提供必要的稳定 性 尤其对大功率的车来说 在高速过弯或通过复杂路段时 尾翼可以起到一定的平衡作 用 缺点 城市路况行驶增加油耗 汽车表面的凸出物越少 线条越流畅风阻越小 增加的尾翼毫无疑问会增大风阻 由 于大多数轿车以城市道路行驶为主 车辆根本达不到尾翼能够发挥作用的时速 这样体积 越大 低速阻力就越大 再加上车身整体重量的增加 也势必会导致油耗的上升 有关汽车尾翼的历史以及物理学原理有关汽车尾翼的历史以及物理学原理 在我国的一些地方常将 汽车尾翼 称为 汽车导流板 这种叫法是错误的 因为实际 上 汽车导流板 在轿车上确有其物 只不过是指轿车前部保险杠下方的抛物型风罩 而 汽车尾翼 则应是安装在轿车后箱盖上的 国外一些人根据它的形状形象地称它为 雪橇 板 国内也有人称它为 鸭尾 比较科学的叫法应为 汽车扰流器 或 汽车扰流翼 从1960年代开始单座位赛车的性能开始因为引进扰流翼而大增 自1968年起 F1车 队开始实验以粗糙的空力设备来增进轮胎在赛道上的抓地力 而这些初期的设计是非常简 陋的 常常于比赛时自赛车上掉落 还造成许多意外 经过30年长期的发展 现在 空气 动力学已是赛车设计中最重要的一个部分 这一点我们可以从1991 1997年的 Williams 车 队与1998 2001年的McLaren车队 他们的赛车都是由同一个人所设计 这个人就是鼎鼎 大名的 Adrian Newey 在 F1赛车上所使用的扰流翼其实基本原理与飞机的机翼是相同的 后来才被移植于普 通汽车上 只不过飞机的机翼是产生向上抬升的力量 而赛车的扰流翼则是要产生向下压 制的力量 如图1所示 这是飞机机翼的剖面 当空气流经机翼时 由于通过机翼上方的 气流速度较快 下方的气流速度较慢 因此翼面上方的空气压强降低 相对的翼面下方的 空气压强较大 所以产生向上抬升的力量 而且速度越快压力差越大 如果把机翼倒过 来 就是简单的赛车扰流翼了 效果也就相反 产生向下压制的力量 通常我们称之为下 压力 Downforce 车在高速行驶时 根据空气动力学原理 我们知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻 力 围绕汽车重心同时产生纵向 侧向和垂直上升的三个方向的空气动力量 其中纵向为 空气阻力 为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响 人们设计使用了汽车尾翼 其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力 即产生较大的对地面的附着力 它能抵消一 部分升力 有效控制汽车上浮 使风阻系数相应减小 使汽车能紧贴在道路地面行驶 从 而提高行驶的稳定性能 目前大多数汽车尾翼都是根据车身的宽度 经过精确计算用玻璃 纤维或碳素纤维制成的 既轻巧又坚韧 不宜过大也不宜过小 不然反而会增加轿车的行 车阻力或起不到减阻节能的作用 一般情况下 不同形状的车身和不同的行驶速度 造成 空气动力压值的差异 故其空气阻力系数也不同 据德国奥迪公司风洞试验的结果表明 当汽车在时速超过60 km h 空气阻力就会大量消耗发动机的能量 影响车速 随着高速 公路的快速发展 现今汽车的时速已达100 km h 左右 车速越快 阻力越大 升力也就 随着增大 其上升气流就会将汽车托起 减少车轮与地面附着力 使汽车飘浮 稳定性变 差 易发生交通事故 汽车尾翼的作用 就是在汽车高速行驶时 使空气阻力形成一个向下的压力 尽量抵 消升力 有效控制气流下压力 使风阻系数相应减小 而不是前面例题所解答的那样是为 了提供一个向上的升力 世界各国汽车制造厂商相继致力于研究开发汽车风阻的新技术 一个更趋合理 完 美 科学的尾翼时代正降临于世 过去我国在轿车使用中比较忽视尾翼的安装 这是由于 当时车速不高 尾翼减阻 省油作用不十分明显 但是近几年 随着我国大批高速公路和 许多大中城市高架路 高等级道路的建设及投入使用 车速有了较大的提高 汽车尾翼的 作用显得越来越重要 以排气量为1 8 L 的一般轿车为例 如果装上尾翼 空气阻力系数 降低20 在一般道路上行驶 耗油量减少或许不明显 如果在高速公路上 以120 km h 的速度行驶 则能省油14 此时汽车尾翼的作用就很明显了 一个根据车身的