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汽车风洞技术解析系列汽车尾翼
2018-05-14 09:33:35·
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x四件套！如果你还能整出点什么气动造
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x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。但正如题目所说的“尾翼不是你想装，想装就能装”。
一、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
二、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。其次观察下尾翼附近的流场，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。
四、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
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