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一级方程式赛车的下压力

2018-04-10 14:37
大家对赛车情有独钟,因为它带来大家速度的激情。从目前的赛车来看,分为两大类赛车,一种是封闭车轮的赛车比赛,比如房车赛、拉力赛,另一类是开放车轮的,就是没有轮腔的赛车比赛,最为大家熟知的就是这种类型赛车比赛就是著名的F1方程式大奖赛。

F1赛车 下压力 空气动力学

因为方程式赛车是速度最快的汽车竞赛之一,它又有很多的弯道,因此赛车空气动力学在它本身性能中占有具足轻重的作用。
然而大家平时接触到的和看到的都是赛车奇怪的形状,各式各样车身上的导流翼片,前后定风翼等,对真正的赛车空气动力学参数并不了解。
今天,我们走进这些数据,分析下它到底有什么不同。

下图是索伯(Sauber)2007年赛车的气动力数据。我们可以看到,赛车升力系数与常规的家用轿车有很大的不同。一般常规家庭轿车,气动升力系数都在0-0.2之间,并且为正。而一级方程式赛车的升力系数为负,我们称之为负升力或者下压力,这意味着,这个力是向下的。而其数值也达到了惊人的2.6。



那这个升力系数带来的下压力有多大呢,我们来计算一下:



由上面公式可以知道,升力等于二分之一升力系数、密度、速度平方、正投影面积的成绩。我们由此我们可以粗略估算大约正投影面积为1.3平方米的一级方程式赛车的气动升力的大小。结果计算的结论如下:

1,速度为100km/h,汽车升力为-1597牛顿,即下压力近163公斤力。
2,速度为150km/h,汽车升力为-3594牛顿,即下压力近367公斤力。
3,速度为200km/h,汽车升力为-6390牛顿,即下压力近652公斤力。
4,赛车最高速度可达350km/h左右,我们按照300km/h来计算,这时汽车升力为-14377牛顿,即下压力近1467公斤力,赛车的重量一般都在700公斤以内,这意味着这个力要超过赛车车重一倍,赛车能天花板上飞行也就顺理成章的解释了。

但是,上面的图我们也可以看到,赛车的前后翼型、地板扩散器对气动升力起到了至关重要的作用。但是他们也是几乎阻力最大的地方。赛车的阻力系数达到了惊人的0.95,这是一般民用轿车的三倍。如此大的阻力都是因为要获得相应的前后翼端的负升力或者下压力,来增加整车的下压力的后果。
由此可见,赛车气动升力重要性要远远超过阻力,尽量多的下压力才是一级方程式赛车追寻的目标。 

来源:AutoAero

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