赛车由于速度较快,承受了较大的气动力,需要使用附加装置来增加下压力,而尾翼是气动装置中使用较为广泛的一种气动机构。在迈凯伦P1、奥迪R8等跑车中应用了可动尾翼技术,为的是在跑车高速行驶时增加下压力,在迈凯伦P1方向盘上设置有一个按钮,被称为减阻系统(DRS),按下该按钮后尾翼可通过调整角度使风阻降低23%,图1-2、1-3为迈凯伦P1尾翼未开启和开启之后的状态。1-2 尾翼未开启时1-3 尾翼开启25406
但是F1赛车由于考虑到轻量性等限制条件,尾翼结构并不像跑车这么复杂。世界一级方程式大奖赛在2011年引入了可调式尾翼(DRS),红牛、法拉利、迈凯伦等车队已经开始在比赛中使用DRS技术,在比赛中车手可以在某一段赛道使用DRS系统改变尾翼角度,从而减小赛车阻力,瞬时增加赛车速度;而当赛车减速或者进入弯道,需要较大的抓地力时,车手关闭DRS,加大尾翼的下压力,提高赛车安全性。该系统结构并不复杂,,利用一个液压件将尾翼的关闭位置牵引至一个相对角度小的位置,尾翼放平后阻力随之减小,由实际效果来看,使用DRS之后赛车可以获得10~15km/h的速度。论文网
1-4 红牛车队DRS,利用中间液压机构调整角度
不同车队设计的赛车激活DRS系统的方式也不一样,车手激活DRS的方式各不相同:红牛车队设计的赛车通过设置在方向盘上的按钮来激活DRS;迈凯伦车队利用油门踏板达到最大行程来激活DRS。
但是DRS如果使用不当将会严重影响赛车的安全性,因为若车手在入弯时忘记关闭DRS,赛车下压力将会大大减小,赛车会因为抓地力不足而偏移出赛道。因此方程式赛车工程师在设计DRS时,将DRS系统与刹车系统联系到了一起,在车手踩下刹车时DRS系统立即关闭;当液压系统失效时,尾翼会借助风压保持在关闭位置。
在可动尾翼研究上,由于国外F1赛事举办较早,在F1赛车研究上也相应的领先国内很多。但是随着大学生方程式汽车大赛在我国高校中普及范围越来越广,在可动尾翼的研究上也相应的有了进步,例如南京理工大学NUT车队在2014年大学生方程式赛车赛事上使用了气压缸来改变尾翼角度,同国外F1赛车一样在方向盘上设置有一个按钮来触发该系统。
图1-5 南京理工大学NUT车队采用的气压缸驱动DRS尾翼
但美中不足的是不管国外还是国内的赛车都只能调整两个角度,并且都是采用车手控制,这就可能会因为车手经验不足导致开启DRS系统时机不对,或者出现上述因为忘记关闭DRS而引发安全事故。本文就多角度随动可变尾翼做出了初期探索
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