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高速跑车尾部扰流升力结构设计

项目分类:汽车 发布时间:2024-08-13 ID:763497
  • 高速跑车尾部扰流升力结构设计
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  这套跑车尾部扰流结构的设计,核心围绕高速行驶工况下的空气动力学优化展开,日常道路行驶中多数民用车的尾翼仅作装饰用途,但针对大马力后驱跑车,当车速突破180km/h后,车尾的升力会快速抵消轮胎抓地力,极易出现高速发飘、转向过度的失控风险,这套扰流结构就是为了抵消这部分升力,甚至为后轮提供额外下压力而设计。

  从实际使用场景来看,这类扰流结构多用于赛道日驾驶、封闭道路高速测试场景,日常城市通勤工况下由于车速较低,扰流板带来的下压力增益微乎其微,反而会增加少量风阻,因此不少同类型结构会设计成可升降形式,低速时收纳至车尾与车身线条齐平,高速时自动抬升开启,不过这套固定形式的扰流结构更多面向改装场景,针对固定赛道调校的车辆使用,不需要额外的执行机构与控制逻辑,结构可靠性更高,不会出现高速行驶时升降机构失效的风险。

  设计思路上首先要匹配车尾的气流走向,跑车行驶时车身上下的气流会在车尾形成涡流区,普通的平直尾翼只能梳理上层气流,这套结构额外增加了两侧的垂直导流片,能够将车尾两侧的乱流梳理成顺向气流,减少涡流带来的气动阻力,同时尾翼的主翼面采用了可变攻角的安装位,可根据不同赛道的直道长度、弯道特性调整攻角:直道较多的赛道可减小攻角降低风阻提升极速,弯道较多的赛道可增大攻角提升下压力,增强弯道中的轮胎抓地力。

  安装边界方面,这套扰流结构通过四个固定支座与车尾的后防撞梁延伸支架连接,不需要对原车的尾箱盖做破坏性切割,支座的安装孔位预留了±15mm的调节余量,可适配同平台不同年款的跑车车尾弧度,安装时需要保证主翼面与车身中轴线的夹角偏差不超过0.5°,否则高速行驶时会产生左右不对称的下压力,导致车辆出现跑偏的情况。翼面的整体宽度控制在1850mm,不会超出车身两侧的后视镜外沿,避免日常停车时剐蹭到周边障碍物,翼面最高点距离车尾盖的高度为220mm,不会遮挡驾驶员的内后视镜后方视野,符合道路行驶的视野安全要求。

  功能特性上,除了提供下压力之外,这套扰流结构的翼面采用了中空的加强筋设计,在保证整体刚度的前提下将重量控制在1.8kg,不会给车尾增加过多的簧下质量,避免影响后悬挂的响应速度。翼面的边缘做了15°的倒角处理,能够切割高速气流避免产生尖锐的风噪,在200km/h时速下,扰流板带来的额外风噪控制在3分贝以内,不会对车内的乘坐舒适性造成明显影响。同时翼面下方预留了刹车灯的安装位,可加装高位刹车灯提升高速行驶时的后方警示效果,不需要额外在尾箱盖上打孔布线。

  实际调校过程中需要注意,扰流板带来的下压力并非越大越好,过大的下压力会增加前轮的转向负荷,导致高速转向时出现推头的情况,因此需要配合前唇的扰流结构做前后下压力的匹配,通常前后下压力的比例控制在4:6左右,能够保证车辆在高速过弯时的转向特性偏向中性,既不会出现过度转向也不会出现推头。另外安装时需要对固定支座做应力测试,在250km/h时速下,扰流板会承受接近80kg的下压力,如果支座的固定强度不足,极易出现高速行驶时扰流板脱落的风险,因此固定螺栓需要采用12.9级的高强度螺栓,安装时涂抹螺纹锁固胶,避免长期震动出现螺栓松动的情况。

  从气流优化的细节来看,这套扰流结构的主翼面采用了类似飞机机翼的倒置翼型,上层气流流速慢下层气流流速快,从而产生向下的压力,相比普通的平直板材尾翼,这种翼型在相同攻角下能够多提供20%左右的下压力,同时风阻系数降低12%,兼顾了下压力提升与风阻控制。两侧的垂直导流片除了梳理气流之外,还能够在车辆出现侧滑时,利用侧面的气流产生一定的回正力矩,帮助驾驶员更快修正车身姿态,提升高速行驶的稳定性。

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