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概念竞速超跑外观结构三维设计

项目分类:汽车 发布时间:2024-01-09 ID:719392
  • 概念竞速超跑外观结构三维设计
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  做这套超跑三维结构的时候,最先要锚定的是赛道竞速场景下的实际使用需求,不同于民用代步车辆,这类赛道取向的车型所有结构设计都要围绕下压力控制、风阻优化、轻量化布局三个核心目标展开,没有多余的装饰性结构,每一处曲面、每一个导流结构都有明确的功能指向。先从整车的安装边界说起,建模时严格参照勒芒P1组赛事的车辆尺寸限制划定外廓,整车宽度控制在2000mm以内,含尾翼的总高度不超过1050mm,轴距设定在2900mm,既保证高速行驶时的轮距稳定性,也避免超出赛事规则的尺寸红线,前后悬的长度做了针对性压缩,前悬长度控制在950mm,后悬因为要容纳扩散器与尾翼安装结构,长度设定在1100mm,保证车尾空气扩散结构有足够的布置空间。

  设计思路上没有沿用传统超跑的中置引擎对称布局逻辑,而是把驾驶舱位置向车辆中心偏移120mm,给侧部的导流通道留出更规整的通流截面,车身侧面的内凹曲面不是为了造型线条好看,而是要引导前轮甩出的乱流快速流向车身后部的散热区域,同时避免气流直接冲击后轮形成紊流增阻。车身上的荧光色标识线条对应的是内部碳纤维单体壳的受力筋位置,建模时特意把这些筋位的凸起高度控制在3mm以内,既不破坏外表面的气动连续性,也能在结构层面给单体壳提供额外的抗扭刚度,毕竟赛道上高速过弯时,单体壳的抗扭刚度直接决定了悬挂调校的响应精度,要是壳体形变过大,再精准的悬挂参数也没法发挥作用。

  前部的空气动力学结构做了分层设计,最上层的前唇突出车身前端180mm,距离地面的高度设定在50mm,这个高度是反复调整过的,太低的话在赛道起伏路段容易磕碰地面损坏结构,太高的话没法有效封堵车底气流,无法形成足够的车底负压区。前唇两侧的导流翼片角度设定为12度,能把前部气流快速导向车轮外侧,减少轮胎转动带来的气流拖拽,前轮后方的导流开口直接连通车侧的通流通道,把轮拱内的高压气流快速导出,降低前轮的升力。

  车尾部分的尾翼采用双元素结构,主翼面的攻角设定为18度,上层副翼的攻角可以在0到25度之间调整,对应不同赛道的下压力需求——高速赛道比如蒙扎就把副翼角度调小降低风阻,多弯的低速赛道就把副翼角度调大获取更强的下压力。尾翼的安装支架没有采用传统的立式双支架结构,而是整合到了车尾的后包围结构里,支架本身做成翼型截面,不仅能减少支架本身的风阻,还能给尾翼提供更稳定的支撑,避免高速下尾翼振颤影响气动稳定性。车尾底部的扩散器做了六通道设计,每个通道的扩散角度控制在7度以内,这个角度是空气动力学里的临界值,超过这个角度气流就会在扩散器内部发生分离,反而会降低扩散效率,扩散器的顶部一直延伸到驾驶舱后方的变速箱位置,尽可能拉长车底负压区的长度,提升整车的下压力水平。

  车轮部分的建模也做了对应匹配,轮圈采用多辐条镂空设计,辐条的截面做成翼型,车轮转动时能主动把刹车系统的热量快速导出,减少刹车热衰减的概率,轮胎的扁平比设定为25,胎壁的刚度参数匹配2吨以上的整车下压力,避免高速过弯时胎壁形变过大导致抓地力下降。车身的覆盖件全部采用碳纤维复合材料的厚度设定,外板厚度控制在1.2mm,内部的加强筋厚度控制在2mm,在保证结构强度的前提下尽可能降低整车重量,整车的干重目标控制在850kg以内,配合动力系统的输出能达到极高的推重比。

  建模过程中还特意考虑了实际制造的装配边界,所有覆盖件的分缝线都避开了气动敏感区域,前后舱盖的开启铰链位置做了隐藏式设计,不会在车身表面形成凸起的结构增加风阻,车身侧面的加油口、充电接口的盖板都做了与曲面齐平的设计,盖板边缘的缝隙控制在1mm以内,避免缝隙产生的气流哨声和额外阻力。驾驶舱的视野边界也做了校核,前风挡的倾斜角度设定为28度,既保证风阻系数足够低,也能让驾驶员在坐姿状态下看到前方12米以外的地面,满足赛道驾驶的视野需求,A柱的截面宽度控制在80mm以内,减少弯道中的视野盲区。

  这套模型的结构细节完全可以直接用于后续的CFD仿真验证,所有曲面的G2连续性都做了校验,不存在曲面褶皱、曲率突变的问题,不管是用于赛事车辆的前期方案验证,还是作为竞速类车辆的结构设计参考,都能直接对接后续的工程化流程,不需要再做大量的曲面修复工作。

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