赛车设计是段不断刷新STEAM成果的进化史

2018-05-02 11:43:35·  来源:FIS市西VERITAS  
 
骐骥千里,非一日之功,FIS赛车虽不如真实赛车复杂,但其作为方程式赛车模型,在空气动力学上也有颇高的要求。从刚加入车队对于Solidworks(3D建模软件)一无所知,到现在上海赛车体最终定稿,期间Veritas车队的工程师经历的坎坷也真可谓“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”
骐骥千里,非一日之功,FIS赛车虽不如真实赛车复杂,但其作为方程式赛车模型,在空气动力学上也有颇高的要求。从刚加入车队对于Solidworks(3D建模软件)一无所知,到现在上海赛车体最终定稿,期间Veritas车队的工程师经历的坎坷也真可谓“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”



Veritas首次参赛实物车体

Veritas车队赛车首秀是参加2017年11月18日在市西中学举办的STEM邀请赛。在首场比赛前,车队邀请了2017国赛季军Spykar车队学长学姐进行技术指导。Spykar车队成员耐心细致地对我们车队的工程师介绍了赛车的设计理念,他们的赛车设计参考了2015年和2016年FIS世界冠军赛车车型以及F1方程式赛车P38的设计思想,再根据Autodesk的FlowDesign测试结果进行微调改进,形成了独特的Spykar赛车车体。

Veritas赛车设计师通过网络教学视频自学及向SPYKAR车队学长请教,从零开始学会了Solidworks 3D设计软件的使用,一步一步设计出自己的赛车。最终,车队的第一版赛车在2017年11月18日的比赛现场,跑出了1.17秒的好成绩,获得了淘汰赛冠军和总成绩亚军的好成绩。

Veritas的第一款赛车的车体只是对前人的模仿,并没有融入车队自己对空气动力学与赛车结构的理解。赛车设计师请教了校内汽车设计专业指导老师Xiaochi Wang、优秀物理教师Wei Wang、Qin Lin,以及资深车迷兼车队导师Jihua Wang,对首版车体进行赛车布局、赛车平衡、赛车细节、结构强度等环节,进行了全方位的改进。

2018年4月,市西首届FIS车队经理卜睿学姐(现就读于牛津大学),专程回到母校为Veritas车队做了技术指导。根据她的建议,赛车设计师改进设计了第三版车型。
此后不久,大众工业学校的Leopard与LOBO车队专程来市西与VERITAS进行了技术交流,双方就赛车的设计理念进行了激烈的讨论,特别是针对鼻翼的造型如何对迎面气流进行疏导进行了深入的探讨。

以下为四款改进车体



四款车体最明显直观的变化在于鼻翼。

经过对各个款式的实验,赛车设计师确定了鼻翼的形状,其设计思想来自Ferrari F1赛车的鼻翼造型。通过鼻翼的翼面造型将气流向前轮上方疏导,进一步降低赛车前轮迎面受到的阻力。

FIS赛车 Veritas 空气动力学

以下为车轴与悬挂的革新历程:



首款为单轴双轮设计,其特点是:结构简单强度高,两轮同步旋转精确保持转速一致,但美观性不高。



此结构为双轴双轮设计,其特点是:两侧车轮不共用车轴、车轮独立转动,但可能因两侧车轮转速不一致而造成偏向减速。



这款设计是将悬挂与车轴合二为一,简化制造过程。



赛车设计师经过与导师讨论,提出分离悬挂固定结构。其特点是:一旦车轴脱落或损坏时,能及时进行快速更换,提高了维护效率。



赛车车轮由一体化设计改进为分离式轮毂结构

设计工程师前后采用了三种尾翼:



平直翼——后掠角小于20度、平面形状呈矩形、梯形或半椭圆形的机翼(源自螺旋桨飞机结构设计思路)
优点:稳定性高



尾翼上反角——尾翼两端翼面与水平面成锐角向上扬
优点:改变气流结构,减小阻力



前掠翼——前缘和后缘均向前掠,其掠角为锐角。
优点:低速机动性强、具有机械美观性



距离FIS上海赛只剩下一个月的时间了,VERITAS车队的各项备赛工作也陆续进入白热化阶段,每位成员怀揣着高涨的热情期盼着新一轮的挑战。


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