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丰田专家详解何为空气动力学 道出赛车成功秘诀

  空气动力学常被人们称为一门黑色的艺术、赛道上获得成功的真正秘诀。丰田(丰田新闻,丰田说吧)的空气动力学专家麦克-吉兰就为我们阐述了获得成功的这个秘诀,那就是在比赛中驾驭风的艺术。

  首先也是最重要的就是,空气动力学是操控和利用气流的科学。

在一级方程式比赛中,超高的速度使空气成为了一种可怕的力量,它可以使赛车发挥出优势,也可以成为速度的障碍。

  简单地说,一个物体的前端越大,那么它所遇到的风阻就越强,所以如果在相同动力的驱动下,较大物体的移动速度可能会比较小物体的慢。

  不过在一级方程式比赛中,情况就不那么简单了。下压力的存在就使事情复杂了,因为风阻也可以用来提高赛车的性能。如果可以正确地引导风力,那么就能让其为赛车提供通过弯道时所需的额外抓地力。

  吉兰解释道:“简单说下压力就是向下作用于地面的力。你可以想像一下飞机,它要飞起来就需要一个向上的作用力。而我们赛车风翼的作用就正好与飞机机翼的作用相反。在赛车上,我们需要一种朝地面向下作用的力,以便让赛车在通过弯道时能够紧贴在赛道上。

  对于空气动力学专家来说,最大的挑战就是要让气流的正面效应最大化,而同时要将其负面效应消除到最小。在早期,一级方程式中对空气动力学的运用比较原始,也非常危险,不过现在这种技术已经演变成为了一门艺术,它决定着你能否在F1比赛中取得成功。

  吉兰表示:“一级方程式中的空气动力学已经存在很长一段时间了。在二十世纪60年代就出现了最早的空气动力学风翼。从上世纪70年代开始,F1赛车上的空气动力学变得越来越总要。不过直到最近10年,一级方程式的空气动力学才取得了突破性的发展。现在这门技术已经变得非常出色。”

  “现在,空气动力学是一支F1车队可以在赛车上做出调整的最重要项目。其他项目,比如轮胎,大家都在使用同样的轮胎,引擎也被冻结了,所以空气动力学是我们可以进行调整的最大项目,也是对赛车性能影响最大的方面。”

  虽然丰田TF107赛车的每一个外部零件在设计的时候都考虑到了空气动力学性能,但赛车上最为关键的空气动力学部件是赛车的最前端和尾端。

  作为赛车上最先接触空气阻力的部件,前定风翼是整车空力学的关键所在。它为赛车周围的气流开辟出通道,保证气流能够达到正确的区域,产生足够的下压力,同时还能防止带来负面效应。

  吉兰同时说:“前定风翼是赛车上最为有效的区域。它为赛车的前端提供了基本的下压力、稳定性,并增加抓地力。不过前风翼还引导开轮胎周围的气流,而轮胎是产生阻力的最大部件。从现实的观点上看,我们无法把轮胎完全罩住,所以只能想办法将气流引导开。”

  “要获得完美的调校,我们通常会从赛车的前端开始,向后进行调整,因为前端的每个部件,比如前悬挂系统,会对赛车的其余部件带来重大影响。”

  不过这并不意味着赛车尾部的空气动力学就不那么重要。尾翼和前定风翼一样,都会产生下压力,只有前端和尾端所产生的下压力相协调,才能保证赛车有很好的稳定性。

  由于一级方程式赛车对调校方面的任何微小变化都会极度敏感,所以赛车要经过非常精心的微调,来保证赛车风翼能够产生最大的效率。“仔细观察一下尾翼,你就会发现有很多不同的孔洞。我们可以做的就是调整风翼的角度,这样就能根据需要产生或大或小的下压力。”

  当然,由于空气动力学是决定赛车性能的关键因素,各一级方程式车队会想方设法来改进风翼,以求在赛道上获得成功。在丰田车队的总部德国科隆,车队首先要对这些最先进的科技进行测试,然后在运用到赛道上。他们有强大的计算机来模拟气流通过赛车时产生的效应。在风洞中,车队还利用TF107赛车的实体模型,用实际比赛中的风俗来进行实验。

  吉兰说:“每年我们会利用大约8,000-9,000个小时在风洞中研发赛车。另外我们在计算机流体动力学(CFD)中所花费的时间也大致如此,这是一种能够模拟气流流过赛车的计算机软件。”

  根据这些综合的数据,车队就可以了解到赛车在比赛速度下会有一个什么样的表现,让空气动力学专家和工程师们知道应该在那些方面改进赛车的空气动力学。

  ‘不断改进'是丰田以及其他F1车队的基本设计理念,而在一级方程式中挑战成功的过程中,空气动力学是一个至关重要的领域。可以说,谁能够完美‘驭风',谁就能获得最终的胜利。

(责任编辑:严国平)
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