定风翼
简介:
定风翼是车尾部的一块像是倒装的飞机尾翼。它的主要作用是可以有效地减少轿车在高速行驶时的空气阻力和节省燃料。 定风翼作为空气动力装置为赛车在高速过弯时提供下压力。赛例对定风翼的尺寸有严格限制。
起源:
了解飞机原理的人都知道，飞机能飞上天全都因为其在起飞加速过程中产生的升力，将其送上蓝天，而从飞机诞生之日起一门新的科学也随之诞生了，这就是空气动力学。
与飞机不同的是，F1赛车对于空气动力学应用的追求是完全反向的，为了“防备”赛车在高速行驶中飞起来，需要通过一些空气动力学部件给赛车一定下压力，同时为赛车提供抓地力，而F1赛车也有了自己的翅膀——前定风翼和后定风翼以及其他空气动力学部件。
空气动力学在F1赛车上的应用主要体现在两个方面：一是让定风翼产生的下压力为轮胎提供足够的抓地力，另一个则是尽量减少赛车行驶中的空气阻力。在早年的F1比赛中，赛车与普通汽车看起来差别不大，但自从空气动力学引进后，F1赛车开始出现了显著变化，首先就是定风翼的产生。定风翼的基本工作原理其实与我们所看到的一架普通飞机的机翼是一样的，最大的区别在于当飞机机翼因为飞机提速而产生足够升力时，赛车定风翼则将机翼的升力工作原理进行倒置。反向安装的前、后定风翼将会使空气产生下降的力量，一般我们将其称为“下压力”，以保证高速行进中的赛车“抓住”地面不会引起大幅摆动甚至是漂浮乃至侧翻。一辆F1赛车的定风翼能产生相当于赛车重量3.5倍的下压力。
上世纪60年代，定风翼开始应用于F1赛车上，导致F1赛车的速度普遍得到提高，但由于各个车队在定风翼的使用上缺乏足够的安全保障，随之而来的是事故的增加，于是1970年F1规则对于定风翼的尺寸和应用作出了限制，这种限制一直持续到现在。
动力学原理:
车在行驶过程中会遇到空气阻力，这种阻力可分为纵向、侧向和垂直上三个方面的作用力，并且空气阻力与车速的平方成正比，所以车速越快，空气阻力就越大。一般情况，当车速超过60km/h，空气阻力对汽车的影响表现得就非常明显了。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。即对地面的附着力，它能抵消一部份升力，控制汽车上浮，减小风阻影响，使汽车能紧贴着道路行驶，从而提高行驶的稳定性。
赛车定风翼处于不同角度下产生的下压力是各不相同的，而前后翼的角度和赛道有直接的关系，因为空气的阻力和下压力是成反比例的，如果定风翼角度小，那么赛车的空气阻力就小，最高速度就大，但是赛车缺乏下压力和稳定性；相反，如果定风翼角度大，那么赛车的阻力就大，最高速度受影响，但是赛车在弯道的抓地力就强。所以，根据赛道的不同，定风翼设置的角度也不同。一般来说，如果赛道直道长,例如德国霍根海姆和意大利蒙扎赛道，那么就调小角度；如果赛道弯道多，例如摩纳哥蒙特卡洛，则调大角度。虽然一级方程式赛车是一种高速汽车，但在机械概念上却较接近喷射机，而非家庭房车。它们巨大的双翼不但具用商业广告牌的作用，同时还可以产生至关重要的“下压”。这种空气动力会使流经汽车上方的气流将车身向下压，使车子紧贴在车道上。相反地，飞机则是利用巨大的双翼产生“上升力”。 将车身压在车道上可使轮胎获得更大的抓地力，进而在弯道时产生更快的加速度。由于一般普通房车没有下压力，因此甚至无法产生1G（一个重力单位）转弯力。一级方程式赛车能产生4个G的转弯力。 在时速230公里时的状况下，F1赛车上方气流产生的下压力足以使它在隧道里沿着隧道的底部行走。
赛车定风翼处于不同角度下产生的下压力是各不相同的，而前后翼的角度和赛道有直接的关系，因为空气的阻力和下压力是成正比，如果定风翼角度小，那么赛车的空气阻力就小，最高速度就大，但是赛车缺乏下压力和稳定性；相反，如果定风翼角度大，那么赛车的阻力就大，最高速度受影响，但是赛车在弯道的抓地力就强。所以，根据赛道的不同，定风翼设置的角度也不同。一般来说，如果赛道直道长，例如德国霍根海姆和意大利蒙扎，那么就调小角度；如果赛道弯道多，例如摩纳哥蒙特卡洛，则调大角度。虽然一级方程式赛车是一种高速汽车，但在机械概念上却较接近喷射机，而非家庭房车。它们巨大的双翼不但具用商业广告牌的作用，同时还可以产生至关重要的“下压力”。这种空气动力会使流经汽车上方的气流将车身向下压，使车子紧贴在车道上。相反地，飞机则是利用巨大的双翼产生“上升力”。
将车身压在车道上可使轮胎获得更大的抓地力，进而在弯道时产生更快的加速度。由于一般普通房车没有下压力，因此甚至无法产生1G（一个重力单位）转弯力。一级方程式赛车能产生4个G的转弯力。
在时速230公里时的状况下，F1赛车上方气流产生的下压力足以使它在隧道里沿着隧道的顶部行走。
在设计当今一级方程式赛车的过程中，扮演重要角色的空气动力学家正面临着一个基本的挑战：如何在产生下压力的同时不增加空气阻力。这正是汽车必须克服的问题。
在汽车空气动力设计的过程中，风洞扮演着重要的角色。进行风洞实验时，通常先制作一半体积的模型，而风洞就像一个巨大的吹风机，将空气吹向静止的模型。
空气动力可以根据不同赛车场的特征而调整。较直的跑道需要较低的下压力设定值，如此可减少阻力，并且有助于赛车提高极速。较曲折的车道需要较高的下压力设定值，如此可令赛车的极速降低。例如，在曲折的Hungaroring车道上，赛车很难达到300km/h的速度，但在Monza车道上，车速可以超过348km/h。
材料：
大多数汽车尾翼都是用玻璃纤维或碳素纤维制成的，既轻巧又坚韧，并且它的形状尺寸是经过设计师精确计算而确定的，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应有的作用。
作用：
定风翼如同倒装的飞机机翼，机翼产生上升力，而定风翼产生的则是下压力。F1赛车上的定风翼能产生全车近60%的下压力，提高赛车的稳定性和过弯速度，但它本身也是赛车空气阻力来源之一，影响赛车极速。通常，前定风翼产生的下压力为赛车总下压力的25%，后定风翼为33%。2004赛季F1有关空气动力学方面的规则明确规定:赛车后定风翼被限制为两片，原来是三片。 除了减少高速行驶中的阻力，加装尾翼对于节省燃油也有一定帮助。以排气量为1.6公升的轿车为例，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。如果在高速公路上行驶，则能省油大约10%。
