江南app官网下载实战经验！如何低成本打造空力套件并有效提升效果

发布时间：2023-10-06 丨 浏览次数：

　　实话实说，绝大多数的消费者和改装厂都没有测试空气动力性能的工具，如何提高下压力自然而然成为了一个很大的挑战。

　　那么当我们给车装上一个上万元的大尾翼或者一个花了一个周末自己定制的前铲，我们要如何知道它们到底起到了什么实际作用？

　　测试空气动力套件的成本实在是太高了，即使是大型的职业车队，也没有几个能真正把全尺寸赛车送到风洞里测试，何况是我们这样的普通赛车和改装爱好者。

　　CFD是一个非常好的空气动力学模型测试工具，但各种CFD软件本身价格不菲，并且需要不少的培训和经验才能真正对你有所帮助。

　　在这里，我们就是要告诉你，就算你没有专业的工具和条件，其实想要大幅度提高车辆的空动效率也没有你想象得那么触不可及。

　　当然，空洞和CFD可以让你对空动的理解和设计更上一层楼，但在那之前，还有很多很多内容值得我们钻研。改装圈子里，为了卖尾翼卖风刀，有些不负责的商家散播了太多的谣言和错误认知。

　　大家可以先把之前听到的一些内容放在一边，看完这篇，可能能获得一些更正确的信息和领悟。

　　Professional Awesome Racing是一只专攻计时赛的专业队伍，有多年的赛车设计经验。无论你是从事改装行业，还是房车赛、耐久赛还是其他的车队，我们相信这篇指南都能有所帮助。

　　这个圈子混得久了，我们经常能听到有人说给一些动力比较差的小马力车型安装提高下压力的套件是徒劳。

　　这个说法并不是凭空捏造，但绝大多数情况事实都并非如此。这些年来，我们做过90匹的马自达Miata，也做过上千匹的LanEvo，无论什么车型，运用的都是一样的流体力学知识。

　　你可以在增加下压力的同时，把增加的空气阻力做到最小化，甚至有些情况下还可以比原厂的空气阻力系数做到更低！

　　我记得多年前，刚开始升级空动的时候，最害怕的就是如何才给车头足够的有效下压力。如果在车尾的话，你随随便便安装一个贼大贼贵的尾翼，多少能获得一些明显的下压力，但车头呢？

　　这些年经过了大量的研究和测试，我才发现实际上刚好与当时的恐惧相反，给车头来点下压力反而来得更轻松。

　　车辆行驶中，车头迎接的空气都是顺流（laminar flow），换句话说，它不是乱流。车尾附近的空气则是充满了各种各样的空气漩涡、边界厚度层效应等真的需要CFD和风洞来分析的问题。

　　安装前铲是现今非常流行且高效的提高前下压力的方式，它的作用是像一把刀一样把车前的空气“切开”分为上下两层。

　　自然而然，前铲的上方形成了流速缓慢的空气高压区，下面成了流速快的空气低压区，这两个区放在一起，下压力就是它们的产物。

　　市面上大多数的前铲都是适用于固定车型，或者根据不同赛事规则要求而定制。 这意味着，很难能找到一个适用于大家每个车型且性价比高的前铲。

　　正因如此，很多车队和爱好者都自己动手定制适合自己的前铲。私人定制的第一步就是找到合适的前铲材料，这种材料需要够硬，够轻，容易施工，能抗冲击，还不能太贵。

　　有的土豪可能觉得价钱不重要，但要考虑到前铲的命很苦，经常要蹭地，经常受撞击，是赛车“耗材”，所以成本还是应该考虑在内。

　　常见的材料有塑料，木质板材，广告牌材料，合成蜂窝状碳纤维，合成凯夫拉尔（Kevlar）以及铝合金板材。

　　每个材质都有不同的优点缺点，过些日子我会单独写一篇详细对比的文章共大家参考。在我们的前铲设计中，经常使用的是一种叫做Alumilite的广告牌材料和木质板材。这两种材料比较结实，价格不贵且不算很重。

　　在决定使用什么材料来制作前铲之后，设计之中非常重要的一点是与车身的连接。

　　一个设计优秀的前铲能在高速的情况下产生高达240kg以上的下压力，可以理解为三个成年男子同时站在前铲上。这么多的重量都在把前铲“往下拽”，而只有那几个与车身的连接点在承受着前铲的自重+下压力。

　　如果前铲与车身的连接强度不够，高速时如果前铲脱落，可能会给车辆造成伤害。

　　我们见过很多人直接把前铲和塑料保险杠外壳连接在一起，由于塑料的强度不够，这样的设计造成很多前铲脱落的事故。

　　理想情况下，前铲最好能有个金属框架均匀受力，将下压力分布在一个较大的面积上。

　　通过连杆、金属管材、缆绳或其他拉伸强度较高的挂载底座将金属框架直接安装在车架上。我再次强调连接的重要性，近年来随着前铲设计越来越激进，因为固定不牢导致的前铲脱落屡见不鲜。

　　一些固定在塑料保险杠外壳的前铲经常脱落时把整个前脸一起带走，造成重大的损失。

　　前铲的离地间隙应该尽可能的小，但还要保证在极限刹车和过弯的时候不要接触地面。说得轻松，设计难度其实很高，而且这个高度非常重要，前铲效率跟离地间隙息息相关。减少前铲离地间隙的同时会让下压力翻倍地提高。

　　问题是，如果前铲太低，不但会非常容易损坏，而且如果前铲前端贴地，阻断其下的高速气流，则下压力会损失非常大，且非常危险。

　　由于悬挂高度对前铲效率起着决定性的作用，所以前铲高度的难题引出了优秀悬挂设计的重要性。

　　行驶过程中，前铲与地面的位置关系越稳定，车辆空动套件的性能发挥就会越稳定。

　　这话的意思不是让你把悬挂行程变成0，实际上太硬的悬挂会很大程度上减少车辆的机械抓地力，过弯的性能则大大减低。

　　你需要找到一个平衡点，也就是没有硬到机械抓地力降低，也没有软到让你的前铲工况不稳定，这需要很多很多的赛道测试和数据分析。

　　在赛车上，我们使用偏软的弹簧（依然比原厂硬得多），通过大量低速阻尼控制，递减的避震阻尼曲线（digressive）和递增曲线（progressive）的缓冲垫（bump stop）来实现相对稳定的悬挂系统和空动平台。

　　当然这也需要大量测试才能得到精确的数据来做分析，从而找到一个下压力和阻力的平衡点。通常来说，如果前铲有一个前低后高的小小角度，可以有效提高下压力并对空气阻力的增加很小。

　　如果测试，请选择安全的道路和场地，可以用贴线头的“土办法”测试不同角度和速度下气流贴合程度，通过改变攻角来最大化下压力。

　　通常，在气流贴合的情况下，更高的AOA会带来更高的下压力和阻力。一个重要的注意事项是测试速度应该接均弯道速度，永远记住要以预期的工况（速度）为基准来测试空气动力套件。

　　气坝是指前铲上面的垂直部分，一般与前铲是直角关系，且基本平行于保险杠外壳的前端。我们见过很多人车的前铲上并没有气坝，那么不好意思，你丢失了前铲很大一部分效率。

　　气坝的主要作用是在前铲突出车头的部分有效地制造一个气流的高压区。气坝的下端应该与前铲密封，上方也与保险杠外壳完美贴合，从此避免气流穿过气坝流到后面。

　　前铲和气坝间的任何缝隙都应该封上，否则高压区的效果会变差，气流绕过车身的效率也会减低，导致空气阻力的增加。

　　除此以外，车辆的散热效果也会下降，因为高压区压力降低，通过中冷、水箱、油冷和空滤的气流减慢，那些钻过缝隙的气流还会跑到这些散热器的后面，进一步减少前后压力差，对散热性能再次打击。

　　基本法则是越长越好，也就是突出车头的面积尽量大。当然，前提是不能影响赛道驾驶，刹车和过弯时不能蹭地。也不要为了一味的追求有效长度而被迫地把离地间隙变大，那就得不偿失了。

　　现实来说，10到20厘米是一个常见的区间。超过20厘米，对于下压力的增加基本没有什么作用了，因为气坝和保险杠外壳的面积也无法担当更大的高压区了。

　　在比赛中，一般这个长度在不同组别会有不同的限制，确保赛车符合规则才是能上场比赛的前提。

　　想要把它设计好，没有CFD和风洞几乎不可能。因此我建议比较保守的设计，高度最好不要超过10厘米，与前铲垂直，并平行于车辆中心线。

　　由于前铲扩散器的性能和效率非常高，它可以解锁前下压力中极大的潜能。前铲扩散器的唯一目标就是加快和增加前铲下空气流速和流量。

　　更大量的空气以更快的速度在前铲下面通过，就增加了车底的低压区域，与前铲上面的高压区压力差也随之加大，于是有了更多的下压力。

　　这种扩散器还有一个附加的优点，可以减少车底某些部位的高压空气集中，例如轮胎与路面接触的区域。这样在增加下压力的同时又减少了阻力，是一种双赢。

　　我们提供经过CFD优化的几种不同尺寸和形状的通用前铲扩散器，适合大多数车型。

　　你也可以自己设计，但一定注意要确保气流可以贴合扩散器的曲度。过于激进的扩散器设计很容易导致气流分离，这样就会降低下压力且增加空气阻力。

　　这种材质的选择非常重要，它必须耐磨，所以需要强度很高。不过由于高速与地面摩擦，该材质还需要很好的高温性能。

　　通过研究，我们发现钛合金是一个非常适合的材料，于是我们研发了钛合金前铲底滑块。

　　如果前铲与车身的连接件设计可以允许高度和角度的独立调节，那么你就可以很轻松的在不同赛道分别调整前下压力和悬挂设定。

　　车身外的固定，可以考虑使用钢索或我们设计的可曲式前铲连杆。这样的设计源于前铲的前端是最容易接触地面的，使用过硬的连杆可能导致对连杆、固定件和车身的损伤。

　　钢索的一个缺点是虽然它江南app官网下载很细，但也会增加不少的空气阻力，不过在设计过程中也不能一味的追求空气动力效率，有时更加安全牢固的设计才更优秀。

　　关于前铲我们写了很多内容，原因是前铲对于空气动力的整体设计起着决定性因素，但我们现在开始往后说。

　　首先，一切不必要的开口和格栅都应该完全封起来。量产车为了美观，设计中会包含很多没有实际用途的导管和开口等。使用一些板材和铆钉就可以把它们都密封起来，有效减少阻力的同时也会提高整个前下压力的效率。

　　说到前包围上没用的开口，每次去赛道的时候都可能会看到一些涡轮增压的车前有一个巨大的中冷完全暴露在外面。

　　也许这看起来很酷，但这样的设计不但增加不必要的阻力还会减少下压力，而且降低车辆的冷却效果。

　　如果有一个设计优秀的进风导管/导风罩，那么在前包围上面的开口面积只需要是中冷/水箱/机冷等热交换器核心面积的三分之一。假如中冷核心的大小是20x30英尺，那么前包围上的开口应该在200平方英寸左右。

　　在战斗机设计中，必须要给引擎高效率散热，并且要把冷却系统带来的空气阻力降到最低。理想条件下，在冷却系统的后面的排风导管横截面面积又应该逐步减小至中冷核心面积的1/3，把开口放在一个低压区中。

　　然而在车上找到一个合适的低压区来设计这个排气开口是一件非常难的事情，如果要应用这样的设计，工程师必须进行很多次的测试来确保出口的空气可以顺利排出，不会降低散热效率。

　　这再次证明了为什么车头的空气动力设计比车尾的简单。在前包围区域找到高压区是非常简单的事，但比较明显的低压区要到车尾才能比较容易的找到。

　　一辆车上任何的冷却进风口都会增加空气阻力，且很有可能会减少下压力，不过很显然你不可能把这些风口都封起来。（电动汽车的优势在此体现）那要怎么办呢？

　　对于Time Attack计时赛赛车来说，测量记录机油、进气、冷却液和刹车温度等来做分析。在我们自己的Evo赛车上，由于每次只跑2-3个飞行圈，我们发现机油温度很低，于是把前包围的机油冷却器开口变小，提高了空气动力效率。

　　后来我们直接把机油冷却器给拆了，减少了机油管路出现渗漏的可能，又减轻了整车质量。在我们两台Mustang参数图片）赛车上也根本没有机油冷却器。

　　刹车温度可以通过测温漆和红外线温度传感器（IR Sensors）等采集。

　　有了这个数据，你可能会发现你根本不需要刹车盘的冷却导风管，同时你也可以更好的判断如何条件刹车平衡和选择更合适的刹车片等。

　　对于跑耐力赛的赛车而言，核心的内容也是一样的，不过应用时可能会跟TA赛车正相反。长话短说，采集分析温度数据来选择合适的冷却系统才是硬道理。

　　赛车在运行过程中产生极大量的热能，流动的空气在散热系统中必不可少。 有了气流，才能避免过热，避免零件的损坏。 在高速行驶中，有大量的空气会通过水箱、机油江南app官网下载冷却器、可能还有中冷等进入引擎舱，这些空气需要出口才能排到车外。

　　引擎盖排风口是典型的高效排气方式，不过它有一个问题：引擎盖上有很多不同的压力区。

　　车辆行进中，气流会向上绕过前包围，然后在引擎盖上方以弧线方式加速通过。加速的气流会降低压力且产生车辆升力。再之后气流会撞到前风挡玻璃，流速变慢，压力和车辆空气阻力随之上升。

　　找到引擎盖上顺流的低压区，在这里安装排风口才是给引擎舱排气的正确解决方案。除了提升散热效率，随着引擎舱内的高压空气排走，车辆的升力会大幅降低，整车的下压力都会提升。

　　翼子板里面高速旋转的轮胎会造成轮旋中气压上升，这些空气会给翼子板一个升力。在翼子板上安装排风口可以有效减小空气压力，相当于减小了升力。

　　在原型车比赛中，翼子板排风口的应用非常广泛，因为如果设计得好，它可以增加很多下压力。

　　给翼子板排风的另外一个优势是它可以增加刹车系统区域的空气流量，更好地帮助刹车散热。

　　除此之外，翼子板和引擎罩上的排风口可以帮助提高前铲的工作效率，让更多的空气更快通过前铲扩散器，进一步降低前铲下方空气压力，从而获得更大的下压力。

　　在很多为赛道改装的车上，我们会看到原厂翼子板下会塞进比原厂轮胎要宽很多的高性能轮胎。从车前会看到轮胎的外侧会暴露在翼子板的轮廓之外，暴露的轮胎会增加空气阻力和升力。

　　前胎挡板可以防止高速行驶时的空气直接打在转动的轮胎上，提高空动效率。有能力的话，它还可以与前铲和（或）气坝融为一体。

　　在没有测试的情况下，想知道风刀对某辆车空气动力性能的影响几乎不可能。在对于空气动力设计限制较多的赛事中，车队通常会使用风刀来调节整车空动平衡。

　　我见过风刀可以完美整合在空气动力设计中的赛车，在这些车上风刀对增加下压力的作用极大。同时我也见过有的赛车和改装车上的风刀完全无效甚至会降低整体性能。

　　我个人建议玩家在有测试条件（赛道、风洞、CDF等）的情况下再去研究风刀的设计。

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