想飛不能飛才最「寂寞」 |AutoAero201724期

在F1比賽中有時會出現圖中這種賽車「一飛衝天「的事故。

之所以會出現這種意想不到的事故，原因就在於到車速達到一定值時，車身所受的下壓力不夠，導致車身「發飄」，最終"飛起來"。所以很多賽車的研發，尤其是F1賽車，在追求極致速度的同時，也要保證擁有足夠的下壓力使其可以貼地而行。

產生更多的下壓力保證高速行駛的抓地力

下壓力關係到車輛高速行駛的穩定性，因為車輛本身的造型是上表面凸起，下表面平整，屬於典型的升力造型，在空氣中運動會產生升力，這對於需要四條輪胎抓地才能行駛的汽車很不利。所以就需要額外設計一些部件來產生下壓力，克服車身產生的升力，讓四條輪胎能緊貼地面。下壓力的極端代表是F1賽車，據說F1產生的下壓力足以讓它在天花板上行駛。

空氣動力學的基礎定理之一是伯努利定理，這條定理描述了流體流速與其靜壓之間的關係。簡單來說就是流速快的流體其靜壓會變小。在一條收縮管道中流動的流體，在收縮段的流速會增加，同時管壁上的壓力也會減小。

根據這條定理，機翼被設計成上凸下平的形狀，空氣流過凸起的上翼面如同流過收縮的管道，空氣流速會增加，壓力減小。而下翼面的流速不變，壓力大。據此壓力差，機翼上產生了升力。

通過倒置機翼來產生下壓力

與機翼產生升力相反，汽車需要的是向下的下壓力，所以車輛要研究的是如何增加底盤下空氣的流速。或者通過安裝反置的機翼來將氣動升力變成氣動壓力。

所以很多車上的尾翼都是倒置的機翼，這些翼面在快速切割空氣的時候可以產生向下的壓力。也就是車輛行駛需要的下壓力。

提高底盤下空氣流速，讓整個車體產生下壓力

除了靠翼型產生下壓力外，還可以通過增加底盤下空氣流速使整個車體變成一個翼面來產生下壓力。一般改裝的小型前沿只有中間的部分能夠切割空氣，其他部分都只有下部有空氣流過，而這些部分的作用就是增加底盤空氣流速。當空氣被小沿切割成上下兩部分時，上部的空氣直接撞到保險杠向側向流去，流速降低，而下部空氣直接進入底盤和地面之間毫無阻擋，流速不變。這樣流速差就產生了壓力差。

F1為了增加底盤下的空氣流量特意在車艙兩側設計了下凸的空氣通道，這裡兩個通道如同兩個大翼，變窄的部分使通道中的空氣加速。

另一個被F1車迷津津樂道的下壓力神器是「擴散器」，這個東西的作用被說的神乎其神。其實擴散器只是整個底盤空氣增速設計的一部分。

我們可以將擴散器看成是收縮管道的末端，如上圖。底盤的部分則是收縮管道最窄的部分，所以F1賽車所有的下壓力都產生在底盤的平面部分。

再看這張擴散器的壓力分布圖，藍色的部分壓力最低，紅色的部分壓力最高。可見底盤平板的部分空氣流動最快，壓力最低、而擴散器的部分壓力開始增加。正式靠藍色部分的低壓，F1賽車才會被外界的大氣壓死死的壓在賽道上。

擴散器的另一個作用就是吹出車尾的分離區。從上面這張圖片上可以明顯的看到從擴散器吹出的空氣走向。這些空氣一直向上還掃過尾翼的下部，從前面的描述可知，尾翼下部空氣流速也是要高於上部，擴散器噴出的空氣也能幫助理順尾翼下部的空氣，減少尾翼後部的分離。

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