空气动力学入门篇 (3)
第三部分:压力分布
在整篇文章中,有一样东西我是始终保持沉默的,因为我想它违反了遥控
模型
所有范畴的定律。这东西是地面效应。
地面效应可以提供比风翼和扰流器更有效率的
下压力
,因为在贴近地面或者水面的时候,我们可以获得一些特别的效应。 大家还记不记得俄罗斯的大型水上飞机 Ekranoplan?
图:大型水上飞机 Ekranoplan
举个熟悉一点的例子:大家都记得一级方程式赛车历史上著名的“地面效应年代”吧。
图:一部地面效应的赛车,请留意车的裙边!
当年的赛车跑起来太疯狂了。这就是为什么最后赛会对底板、最低车高等其他方面作出严格规定,以限制地面效应的使用。 我们的观点是:地面效应,能够比风翼或者扰流器,在相同的空气阻力下更有效地产生下压力(或者升力,对于水上飞机来说)。
现在我们来概括这个定理: 如果你将
车壳
后端的防撞器(bumper)以下的部分剪掉,在后轮的后面留下一个大缺口,这会产生某种形式的地面效应。当然,后防撞器的形状必须保持完整,这也是定理的一部分。
因为您现在车的后方有巨大的缝隙,所以在车子行走时,空气就会从缝隙被吸出。同时,空气从车壳的其他某部分被吸入。如果车壳上没有什么孔,而且在轮子那里剪去的部分有良好和紧凑的曲线,那么,空气就只能从车底被吸入。换句话说,您的车子就好象把它自己吸在赛道上一般。这是一个非常棒的效应,我们推荐您尝试一下。
大家注意,车壳后面的缺口也向外弯曲一点。 这实现了两方面: 第一,它增加了整个缺口的强度,防止车壳在高速时向内弯曲而碰到轮子;第二,它产生了有如扩散器的效果。
我猜您现在一定很感兴趣:什么是扩散器,它是做什么用的。如果你没兴趣的话,按"Page Down"键吧 ;-)
扩散器是一个半管道形状的装置,与车的下端连成一体。 越向车的后方,扩散器就变得越宽,也越高。
扩散器工作原理如下:在车子底下流动的空气,比在车旁边流动的空气,体积扩张的更大。那么,越多的空气向车的后方移动,其气压就越低。于是车底的低压力就将车子吸到路面上。
另外一个好处是:从扩散器流出的气流,正好填补了尾风翼下方的低压区,使风翼的效率更高。
那么,我们如何将这些知识运用到遥控车上呢? 很简单,就是把整个车壳做成一个大的扩散器形状的东西。
图:看到平路跑车和扩散器的相似之处了吗?
对于房车(touring car)来说,办法就是剪掉车壳的后防撞器以下的整个部分。
但是我的个人爱好是将车壳下端由前到后逐渐向外弄弯一点。 如图所示:
图中的形状从上方看,车壳是梯形的,后面比前面要宽。 当然,本来就前面已经比后面宽的车壳,就不需要特意把它弄弯了。
这个小技巧的优点是:在非常高速的情况下,车壳会有点变形,以对抗车子下方的吸力,这使它有可能阻碍了车架或者轮子的运动。 这个小技巧解决了此问题。
当我们谈到我刚才保持沉默的东西: “空气阻力和下压力都和速度的平方成正比”。 您可以感受到它的作用:在低速时,比如非常紧的发夹弯,基本上只有车子的机械平衡在起作用。 但是在速度越来越快的时候,
空气动力
的效应就逐渐登场了,甚至从某种观点来说,空气动力处于支配的地位。 通常来说,车子在接近极速时的
操控
,几乎主要决定于空气动力的平衡。请记住这一点。 比如说您的车子在几个发夹弯中转向不足,但是在其他弯角表现良好,那就不要尝试增加前端的下压力;因为那样在发夹弯中根本一点效果都没有,反而使车子在其他弯角失去平衡!
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