解析 | 尾翼不是你想装，想装就能装_汽车空气动力学_传送门
解析 | 尾翼不是你想装，想装就能装
汽车空气动力学
号外：中国汽研风洞即将开工啦！为了进一步促进中国汽车工业发展，推动汽车技术进步，中国汽研投资4.3亿元建设的具有国际先进水平的汽车空气动力学-声学风洞和环境风洞，将于日在重庆中国汽研本部举办中国汽研风洞建设启动暨风洞联盟签约仪式。敬请期待！【正 文 开 始】我们在赛车上都会看到安装有结构复杂的尾翼，在城市中我们也可以看到一些改装后的量产车安装有尾翼。但你了解尾翼的原理吗？尾翼真的会如你所期望的发挥它的作用吗？本期汽车风洞技术解析系列，我们一起了解一下汽车尾翼相关的知识。尾翼、扩散器、涡轮增压、碳纤维车身号称汽车界的装逼四件套！如果你还能整出点什么气动造型、下压力、空气动力学等高逼格名词，搞定妹子是分分钟的事。但正如题目所说的“尾翼不是你想装，想装就能装”，像下图这样的尾翼肯定是迷不倒妹子的。搞定妹子能靠它？尾翼产生下压力的原理由于汽车为上凸下平的外部造型，汽车在行驶中始终会受到方向向上的气动升力作用，气动升力过大就会影响到汽车的行驶安全性和稳定性，相关内容可以参考我们第012期和第014期气动升力的相关文章。既然向上的气动升力影响了汽车行驶安全性，那么设计师就要想方设法增加下压力，尾翼就是其中一种非常有效的方法。众所周知，飞机的机翼能产生向上的升力，尾翼其实就是一个倒置的机翼，为汽车带来向下的下压力。尾翼产生下压力的示意图我们以单层尾翼为例，当气流流经尾翼后，尾翼改变了原本向下的气流流向，使得气流方向流向后上方，根据力的相互作用原理，尾翼给了气流向上的力，气流给尾翼施加了一个向下的力。保时捷911尾翼后的流场有尾翼和无尾翼汽车后部流场情况汽车安装了尾翼后，提升了汽车行驶中的下压力，增大了轮胎的接地负荷，提高了汽车过弯时的安全性，这对赛车而言是十分重要的。法拉利F1赛车的尾翼尾翼的"负面作用"尾翼能够发挥出正面效应的前提是，汽车厂商对尾翼的安装角度、翼型等做了充分的风洞试验和CFD仿真，通过不断的优化以达到最优的效果。MIRA风洞中观察某车型尾翼附近的流场如果你以为给你的爱车安装上一个倒置的机翼就可以提高汽车的行驶性能了？那你就大错特错了，考虑过尾翼的安装角度吗？考虑过选择什么翼型吗？考虑过端板形状吗？考虑过撑板的位置吗？考虑到尾翼的升阻比吗？对尾翼附近流场做过CFD数值模拟吗？如果这些都没有考虑，那么尾翼在你的爱车上只是一个装逼的玩具而已。这是什么鬼？像下图这样安装的尾翼，即使增加了下压力，但由于其安装位置过高，将会增加汽车的俯仰力矩，相应的减小前轮的下压力，会对高速下汽车的操纵稳定性带来不利影响，这也是为什么在F1赛车中，会同时安装有前翼和尾翼，前后翼配合才能达到最理想的效果。另外其侧面撑杆截面较宽，在行驶中增加了汽车受到的侧向力作用，同样对行驶稳定性带来隐患。你确定这是尾翼？安装不当的尾翼，还会增加汽车的空气阻力，带来燃油消耗量的增加。暴露在外的尾翼在汽车行驶中也是一个非常强的噪声源。另外没有经过与整车性能优化后的尾翼，即使增加了下压力，也有可能会额外增加轮胎的磨损，同样影响到汽车的行驶安全性。一句话，尾翼不是你想装，想装就能装！首先你要了解它背后所涉及的空气动力学原理，其次你可能要去重庆找一家叫中国汽研的公司到他的汽车风洞给你的爱车吹个风，观察下尾翼附近的流场（先来有折扣哦！），最后再来做个CFD仿真，当你完成这些工作，你安装的尾翼才能发挥出它最大的效应。一些精致的汽车尾翼奥迪R8的尾翼保时捷911 GT3的尾翼保时捷911的自动调节尾翼布加迪威龙的主动式尾翼最后再次提醒：尾翼装逼有风险，安装需谨慎！CAERI 视点尾翼在减低汽车气动升力方面发挥了重要的作用，其额外产生的下压力对提高行驶安全性有很大的帮助；但尾翼不只是一块简单倒置的机翼，其安装角度和形状都包含丰富的空气动力学原理，本文也只是粗略概述，仅供装逼之用，如遇更专业人士，导致你装逼失败，本文概不负责。*本文图片来自网络END版权声明：本文为中国汽研汽车风洞中心微信公众号“汽车风洞技术”原创稿件，欢迎转载和分享，但禁止非授权下的改编和商业使用。如有侵权，侵权者将承担相应法律责任。
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5月29日 23:28
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Clauto我们要做全中国最努力懂车的群体空气动力学到底是个什么东西？为什么不建议小马力的车加大尾翼？为什么多数的SUV和钢炮都有小尾翼？为什么STI引擎盖有很酷的进气口？为什么前风铲那么重要？为什么超跑的造型都那么“科幻”？为什么…………？所以，你到底要不要改装外观？我知道，关于汽车空气动力学的问题，你有太多的好奇与不解，但是没关系，读完此篇微信，恐怕你就会明白了！外观改造视觉第一空气动力学不容小觑更好的动力套件组合近年来随着造车工艺的提升，加上消费者用车的需求大幅转变，除了新车市场因此而推出新车型之外，属于售后市场的零配件改装也同样受到剧烈影响，十年前路上还很常见的外挂涡轮重度改装车早已被原厂涡轮车取代，由于新款车辆设计与改装潜力的差异，取而代之的改装手法除了大宗的轻度改装，不少喜欢以视觉为主的车主纷纷将预算用在凸显个性化的装扮，最常见的莫过于换装大轮毂、降低车身高度，再搭配原厂流畅车身线条更显年轻。只不过这样的改装手法在众多改装族群之中仍是难以凸显个人风格，也因此市场上开始出现各式车身外观的改装品牌，透过造型独特而夸张的外观设计手法，其所受欢迎的程度甚至高于传统「制服品牌」，由此可见低调素雅的外观风潮似乎不再受到多数消费者所青睐。而除了外型设计上的差异性，对于功能方面也同样导入大量空气动力学效应，降低车头风阻系数、增加下压力、提高引擎与刹车散热性能、减轻车底扰流影响，虽然绝大多数车身外观并没有昂贵的风洞实验室可以测试，但是透过赛事与经验的累积，实际性能也会优于原厂外观。此外，车身外观的材质更是随着科技进步而提升，传统FRP玻璃纤维虽然仍有价格低与塑型快的优势，但是就整体质感与重量方面还是不如Carbon碳纤维，由于碳纤维的制造门槛逐步降低，导致市场售价相对便宜许多，加上能够接受外观大幅度改装的消费者往往重视细节与质感，因此以往遥不可及的梦幻套件也能够以合理价格轻松入手。接下来就为大家解开空气动力学的神秘面纱。让轮胎黏在地面车身套件改造原理一部看似平凡的房车，只要经过外观车身部品的加装，就能改头换面提升性能气息，让车有着与众不同的面貌，也因为如此大家似乎都忘记车身套件的改造目的，除了强化外观气息外，最根本的目的是在加强高速行驶的稳定性，越快的车对于空气动力学的重视程度越高，因此这是攸关人车安全的配备。车身套件做的好车辆稳定没烦恼在街头，车身套件最重要的功效是增加视觉效果，但在激烈的赛车场上，车身空气动力学套件可是攸关车辆操控好坏的重要因素，尤其速度越高时越重要，像F1便相当重视空气动力学，才会有因为尾翼受损，导致车尾失去足够下压力而无法顺利过弯的情况发生。最重视空气动力学的车当以F1方程式赛车莫属，也因为如此即时同一车队的赛车，不同年份的车款就会有截然不同的外貌，越新的车款，车体上的车身设计越复杂。下压力能提高车辆在高速行驶时的稳定度，把车辆牢牢定在地上，若再配合底盘气流整合制造真空效应，便能大幅提升高速稳定度，而且速度越高效果越大。不过下压力越大，车辆必须花更多的引擎动力带动车身，因此下压力的控制便成为空气动力学工程师相当头痛的问题。如何提高车辆行驶时的下压力，「关键在于如何让车顶的气流速度比车底慢」，历经多年的造车科技演变，相关技术与过去相比已有突飞猛进的改变，为了让大家进一步认识各个车身套件的作用效果，下面将一一位大家介绍。前保险杠上的定风翼（又称风刀），可将流经车头的空气拦阻下来，让高速气流对车头产生额外下压力，抑制车头上扬，提高车头稳定度，是赛车上常见的车身装置。前保险杠上的定风翼（又称风刀）首先是最常看到的车头定风翼及前下扰流（也就是俗称的前下巴），定风翼可将空气拦阻下来，让高速气流对车头产生额外下压力，抑制车头上扬，提高车头稳定度，同时并汇整车头气流，让气流通过车头之后能够被导向设计者需要的地方。而前下扰流更为重要，除了一样有增加车头下压力的作用之外，还必须让气流平整顺畅的通过车底盘（或者是不通过车底盘），配合厂车常使用的一体式平整底盘，加上后下扰流让车尾气流顺利且快速的排出，将可以制造真空低压效应，让车辆牢牢的黏在地上，以提高车辆操控极限，而这样的目的与改装「侧裙」有着异曲同工之效。前保险杠下方的下扰流(前铲)，除了可增加车头下压力外，还能让减少气流进入车底，配合赛车常使用的一体式平整底盘，将在车底制造真空低压效应，让车辆牢牢的黏在地上。透过独特的车身套件改造，可增加引擎盖散热孔，让水箱热气可快速排出车外，提高引擎散热效率。尾翼车身作用大小车不建议安装至于许多改装车或赛车都会加装的尾翼，其作用又是什么呢？根据空气动力学原理分析，我们知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力，这种阻力可分?纵向、侧向和垂直上升3个方面的作用力，并且空气阻力与车速平方成正比，也就是说车速从20km/h提高一倍到40km/h时，空气阻力对车辆的影响则是提高4倍，所以车速越快，空气阻力就越大，一般情况，当车速超过100km/h时，空气阻力对汽车的影响表现得就非常明显了。为了有效利用这股空气力量，提升高速行驶车尾的稳定性，让后轮可牢牢的压在路面上，赛车工程师设计了汽车后，其作用就是使空气对汽车产生对地面的附着力，它能抵消一部分升力，抑制汽车上浮，使汽车能紧贴着道路行驶，从而提高行驶的稳定性。这点从F1赛事中也可发现，所有的F1赛车的前后都安装有定风翼，它们提供了近60％的下压力，保证了300km/h以上的高速下，轮胎具有足够的抓地力来保持车身的稳定性，使车辆能稳定的切换车道进行超车。大型尾翼是许多赛车或改装车上常见的车身配备，其作用透过翼面设计，让空气对其产生下压力，使汽车能紧贴着道路行驶，从而提高行驶的稳定性，撞风面角度越大，风阻力量越强，相对下压力就越大。一般来说不建议小排量的汽车加装尾翼，因为尾翼主要是用来增加车身稳定性，因此高速行驶时会产生极大空气阻力，但动力不强的小排量的房车若安装夸张的GT大尾翼反而会拖慢车速，并且产生耗油的不利影响。除了轿车之外，在一些旅行车或掀背车的车顶后部也可安装小型尾翼，这些尾翼除了能增加车尾稳定性外，也能使车尾的空气涡流向后延伸一些距离才倒卷，可有效减少附着于车尾的灰尘，尤其是后挡玻璃不会每次下小雨就脏的要命。从这张图中可清楚看出尾翼对空气产生的扰流作用有多强，车尾后方的气流线条因为尾翼而出现繁乱的涡旋，因此如果是小马力的车，建议不要加装太大的尾翼，否则会既耗油又慢。值得一提，既然尾翼对车速与稳定性有着显着影响，因此许多新型超跑都会改用电动可调角度的尾翼，视车速高低主动调整尾翼高度甚至角度，如此将可减少中低速时尾翼造成的风阻问题，且若翼面够大片的话，刹车时还可整个掀起，达到空气制动的效果。所有的F1赛车的前后都安装有定风翼，它们加起来为赛车提供了近60％的下压力，保证了300km/h以上的高速下，轮胎具有足够的抓地力来保持车身的稳定性，使车辆能稳定的切换车道进行超车。旅行车或掀背车的车顶后部也可安装小型尾翼，这些尾翼除了能增加车尾稳定性外，也能使车尾的空气涡流向后延伸一些距离才倒卷，可有效减少附着于车尾的灰尘，尤其是后挡玻璃不会每次下小雨就脏的要命。许多新型超跑都会使用电动可调角度的尾翼，视车速高低主动调整尾翼高度甚至角度，如此将可减少中低速时尾翼造成的风阻问题，且若翼面够大片的话，刹车时还可整个掀起，达到空气制动的效果。后下扩散器超威武加快车底气流速度除了尾翼能提供明显的车身效应外，还有一项许多赛车或超跑车尾底部都会看到的部品也须特别介绍一下，那就是扩散器(Diffuser)。扩散器外型就像一块向上弯曲的板子，其上还设有许多垂直的隔板，且由前向后逐渐扩大，产生一个需要被流经的空气填满的广大空间。车尾底部扩散器的外型，就像一块向上弯曲的板子，其上还设有许多垂直的隔板，且由前向后逐渐扩大，产生一个需要被流经的空气填满的广大空间，会这样设计是有原因的。扩散器之所以能产生作用，主因在于它可以让通过车底的混乱气流，利用整理好的轨道加速流出，相当于一个抽风机，不断将从车辆前部进入车底的空气向后抽出，由于车底尾部的气流快速流出，因此会在此区域产生了一个相对于车顶的真空低压区，既然车顶气压比较高，因此车辆在高速行进时就会被车顶的气压牢牢按在地面上。下图显示了车尾扩散器的气体压力分布情况，颜色越深压力越低，蓝色代表最低压力区域，红色表示最高压力区域。从图中我们可以看出，在扩散器的前部(喉部)是气流速度最快也是压力最低的地方，可将整部车吸在赛道上，之后随着扩散器空间放大，压力与气流速度逐渐恢复正常。不过扩散器要发挥作用，除了车辆须拥有平整化底盘外，车体上方的车身设计也须相互搭配才行，前者须负责导引气流到扩散器，扩散器才能发挥作用，后者须让气体流经的长度变长，才能让车顶的气压比车底高，进而产生下压力，最好的方法就是加装一支尾翼，就像F1赛车一样。一般来说，由于扩散器产生下压力的效率非常高，所以现代F1赛车扩散器负责产生总下压力的40%左右，使得F1赛车研发部门都会将提高扩散器性能视为重点工作，所以不同赛车最重要的车身设计差异，有时在我们看不见的车辆底部。扩散器向上弯曲的角度是需要经过严密的研究与实验，保证内部的气流顺畅地流经扩散器的顶部与侧边而不发生气体乱流，才能发挥真正效用。车身套件若设计不良也可能造成反效果，有在关心国外赛事的读者一定都记得，1999年的24小时勒芒耐力赛，M.Benz的CLK-GTR赛车因车头车身套件设计不佳的关系，让原本应该是下压力的气流全数变成上扬力，导致在赛道大直线上以超过300公里的时速车头直接扬起宛若飞机起飞画面，整辆勒芒赛车在空中直接翻转360度后落地。而另一辆M.Benz CLK-GTR赛车居然在隔圈的同一地点也发生同样事故，逼迫M.Benz立即召回还在场上奔驰的另一辆CLK-GTR厂车回Pit并放弃比赛，这就显现空气动力学的重要性。F1赛车拥有最复杂的车底扩散器，其负责产生总下压力的40%左右，使得F1赛车研发部门都会将提高扩散器性能视为重点工作。每年会根据去年比赛经验进行车体车身设计变更的F1方程式赛车，其实有很多重要车身结构都在看不见的车底下。许多国际知名品牌的超跑专用车身套件，都会经过风洞测试，确定空气动力学设计没有问题后，才会正式销售，也因此价格通常贵得惊人，至于一般改装车使用的外观套见很少会如此大费周章。要使扩散器发挥作用，车底没有同时进行平整化设计是不行的，因为平整化底盘须负责导引气流到扩散器，扩散器才能发挥加快气流速度的效果。让空气到正确位置提高引擎散热效率车身套件除了文前所提的功用之外，还有另外一项很重要的功能就是提升车辆散热效率，读者都知道车辆只要一发动便会产生相当多的热能，不管是引擎的热或是刹车带来的热，都需要在最短的时间内排除，让车辆能够顺利正常的继续工作，而散热最有效也最方便快速的方式就是利用取之不尽、用之不竭的空气。举例来说，斯巴鲁翼豹车身外观最引人注目的特征就是引擎盖上的进气口，而此进气口乃是提供置于引擎上方的中冷器散热使用。而其他一些将中冷器置于前保险杠中央的车款（如三菱的EVO），前保险杠都会有相当大的开口（称为进气坝）提供充裕的撞风面积让中冷器散热使用，这些都是使用外观车身套件设计来利用空气动力学的相关例子。强大的空气动力学效应，让F1赛车不断吸出车底下方的雨水，并在车尾后方产生一道水墙，速度越快水墙越大。老实说，讲了那么多关于车身设计的原理，对很多改装车身套件的车主来说，却不是重点，这是因为空气动力学的整流下压效果，都需在高速时才能发挥效用，很多人几乎不会开到那种速度，而流体力学的设计必须仰赖风洞实验室实际测试才能提供设计者确切数据，除少数世界知名大厂外，大部分改装品牌几乎没有风洞实验室可供设计开发车身套件，因此除正规赛车的制作会考虑到空气动力学外，消费者选购车身套件的第一要素反而变成美观及售价为重点，空气动力学的考虑便成其次、甚至不考虑，而这种现象其实不只出现在中国，几乎全球各地的改装市场都是。因此许多车主改装车身套件的另一个目的就是宽体改造，透过额外加装的车身钣件，加宽叶子板宽度，让左右轮距可拉大些，除了提高视觉霸气外，也有助于高速过弯的稳定性。相较于F1赛车轮胎裸露在外的车体设计，勒芒赛车采用全包覆式车体，使得高速行驶时的空气阻力更低，因此极速往往可超越F1赛车常见的320km/h极速，达到将近400km/h的超高速境界。至于影响车身套件售价最主要的因素就在于材质，当然有经过风洞实验室实际测试的产品不在此限，但一般车身套件都是依照材质的选用来影响售价，而目前市面上制作车身套件时所采用的材质大致可分为FRP、PP、ABS及Carbon等四大类。1999年的24小时勒芒耐力赛，M.Benz CLK-GTR赛车因车头车身套件设计不良的关系，导致在赛道大直线上以超过300公里的时速，车头直接扬起宛若飞机起飞画面，整辆勒芒赛车在空中直接翻转360度后落地。车身套件的另一个设计考虑是将车头空气有效导引至冷却系统上，进而提升引擎、传动与刹车系统散热效率。许多车主改装车身套件的目的在于获得宽体效果，通过额外加装的钣件，加宽叶子板宽度，让左右轮距可拉大些，除了提高视觉霸气外，也有助于高速过弯的稳定性。“你的GTR那么厉害，一定是改了包围大尾翼”点击阅读原文，看全部内容
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今天我们来说说汽车尾翼的作用和价值广告
说到汽车尾翼我们一定不会陌生，我们可以经常在一些高端超跑上看到。在参加竞赛的赛车上，夸张而复杂的汽车尾翼更是标配。
尾翼更多的出现在竞赛类车型上而不是日常用车型，肯定有其原因。很直观的视觉感受，汽车尾翼的加装能够提升汽车的运动感。更重要更实际的一点，尾翼加装的目的是为汽车提供下压力。这种需求更多体现在追求速度的赛车上。
汽车尾翼最早出现在赛车上，在F1赛车上被运用到了极致。汽车尾翼的设计原理和飞机机翼的设计原理相似。飞机机翼的大致截面形状如下，机翼上部凸出，下部扁平。
当空气流过时，机翼上部的流速大于下部的流速，上部的空气密度小于下部的空气密度，这时候便能提供飞机所需的升力。若要提供下压力，很简单，把飞机机翼倒置即可。当然，具体的还有好多其他因素需要考虑到尾翼的设计当中，这只是大致的原理。
汽车的侧面轮廓和飞机机翼剖面图非常相似，都是上凸下平的造型，汽车在高速行驶时受到一种向上升的力量，即升力。升力是飞行的基本要素，但就陆地行驶来说，升力却是不利因素，因为车轮要紧贴路面方能产生抓地力。抓地力俞强，汽车的操纵性就愈好。在汽车比赛中，汽车的速度往往会非常的快，这时候如果没有充足的抓地力，汽车很容易失控，后果会非常的严重。
对于赛车来说，速度是最重要的，&动力加十匹不如重量轻一斤&，加装尾翼本身就会增加汽车的风阻和重量，在提供下压力的同时最好能够减轻尾翼的重量，免得为了追求车辆的操作性而损失了速度，得不尝试。制作尾翼最好的材料就是碳纤维了，强度大，重量轻，广泛的应用在F1和高端豪华跑车上。
如今走在街上经常看到一些家用轿车改装车，有的也会在车屁股上加个大大的尾翼，我感觉实在没有必要。首先，以我自己的审美来看，真的没有感觉车子变得多么拉风，反而觉得很丑。另一方面，有些汽车加装的劣质尾翼根本不能提供提供下压力，反而提供升力。对于家用轿车而言，在日常的使用中很少能够达到需要尾翼来提供额外下压力的速度，安装个尾翼实在没有必要。而且尾翼的加装会加大风阻和重量，白白的浪费油耗，百害而无一利。还是保持车原原本本的样子比较好。
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咨询电话：400-872-9217
店面地址：枣山镇天成村6组
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