什么是下压力?

泰国中文社
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什么是下压力?

试着把手伸出窗外,平举手掌,然后稍微向上或向下倾斜手掌在空气中。你会注意到,向上倾斜会让气流推动手掌向上,而向下倾斜会让气流推动手掌向下。这就是空气流的“迎角”。简单来说,就是机翼相对于气流的角度。飞机机翼通过正迎角产生升力,当机翼反转并保持负迎角时,就会产生下压力。

什么是下压力?

下压力是作用在汽车上的空气动力的垂直分量。当汽车在空气中行进时,下压力会将车辆贴紧地面。空气动力学的下压力包括三个力:垂直方向的下压力,水平方向的阻力,以及横向的侧向力,伴随三个绕轴的力矩。

什么是下压力?

下压力对于车辆的抓地性能至关重要。下压力越大,车辆过弯速度越快,操控性越好。当下压力变化时,驾驶员能感觉到车辆内部的压力变化。减少压力会导致车辆侧滑,车尾晃动或在遇到旋风时翻车。通过空气动力组件增加下压力会让车贴地更稳,但在直线行驶时可能感觉像背后撑起了降落伞,减速作用也增加。更多的下压力会导致更大的空气阻力,减慢车辆速度。为了实现最佳的下压力与空气阻力平衡,赛车队通常会调整机翼和车身的角度以优化空气流动。

什么是下压力?

为了展示新款F1赛车能产生多少下压力,在大约150公里/小时的速度下,一辆F1赛车能产生与其自身重量(最低795公斤)相等的下压力。在最高速的情况下,车辆的重量可能是通常的三到四倍。

什么是下压力?

大多数情况下,我们认为过弯速度越快,下压力就越重要。然而,在直线行驶时,空气动力下压力最大。由于赛车在低速和中速时花费的时间更长,这在赛道上是最容易丢失时间的地方。因此,下压力非常重要。在低速时增加下压力可以提高抓地力和牵引力,优化进出弯道的表现。

什么是下压力?

哪部分车辆产生了下压力?

大多数F1赛车的下压力来自车底。前翼和后翼在压力产生中扮演重要角色。这两部分更易于调节,因为可以改变前翼角度或后翼的深度和角度,以达到不同赛道配置的压力要求。

什么是下压力?

尽管车身下压力是一个明显的空气动力因素,但整车的设计也可以创造下压力。高速气流经过的车身表面和各部件都可能以某种形式产生下压力。空气动力设计师的技巧在于让每个元素协同工作,以实现高效的车辆性能。

什么是下压力?

空气动力开发的第一步是开始思考流动结构,确定我们希望围绕车辆创造怎样的空气流动结构,以改善或适应特定赛道的性能。

什么是下压力?

采用计算流体动力学(CFD)测试气流与车身的交互,通过重复几种几何形状观察效果。如果CFD结果良好,工程师会选择设计进行风洞测试。

什么是下压力?

在赛道上,赛车穿越空气绕场行驶,而在风洞中,风逆向吹向静止汽车,并在汽车模型下移动道路,模拟赛道上的相对运动。由于现代F1测试制约,风洞成为关键工具。

什么是下压力?

由于F1空气动力限制,各队的CFD和风洞测试时间取决于锦标赛排名。排名靠前意味着较少的测试时间。空气动力系统组件在风洞成功测试后,新的组件将被转移到工厂进行生产。

哪些外部因素影响下压力?

空气动力性能的关键外部因素之一是天气,特别是风速。风速和转向变化影响车辆控制。

另一个关键因素是海拔,影响空气密度和颗粒数量。在墨西哥,海拔高度比海平面要高,空气密度低,空气颗粒减少,车身下压力减小。在墨西哥,球队可以利用在摩纳哥或布达佩斯赛道使用的高下压力机翼,但在蒙扎赛道产生相同的下压力和最大速度具有挑战性。因此,在墨西哥赛道,车会有不同的性能表现。另一项挑战是冷却,由于空气流过散热器和冷却通道减少,对重要系统的冷却如动力单元和刹车非常重要。一般来说,在墨西哥赛道上,球队会增加额外冷却来迅速将热量散发。

(编译:Jon 泰国中文社;审校:Alex;来源:Thairath)

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