F1 赛车是如何运用空气动力学的？
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问题太大了，就拣两三个主要的说，主要涉及基本原理部分加举例，不写公式也不放各种压力曲线了，见谅……首先向两部车致以崇高的敬意，1965年Chaparral 2C和1968年莲花49B赛车，没有这些先驱者，我们可能还要在荒蛮之地挣扎许久。进入正题，F1赛车产生下压力的部分可以基本上归纳为如下几点：1.前定风翼；2.后定风翼；3.底盘。当然，影响赛车空气动力设计的还牵涉到几乎所有外露部分和引擎进气散热等内部流场。首先，说到定风翼的问题都无法避开翼型的设计，所谓翼型即一个平行于机翼对称面的截面，这是一个决定整个翼片所产生空气动力的效率的设计，涉及几何构型例如弯度，厚度和弦长。当然光有翼型是不一定能产生下压力的，还需要一个迎角，也就是真正产生下压力的来源。当迎角过大时，流动会从翼面上分离，即流动分离，此时翼型失速（Stall），这会大大减小升力以及增加阻力。1.前定风翼前定风翼是赛车所有部分中首先接触到来流的，所以对于后面的气动布局非常关键，包括产生三分之一的下压力，前后压力的配平以及引导气流。现代F1赛车的前翼大致包括以下布局。简而言之产生升力的部分包括Mainplane和后方的Wing Elements，上方的Cascade Wing。主升力面用于产生大量的下压力，并与车身中后部平衡。为了增加升力（以下不区分升力，负升力和下压力），普遍的办法包括增加翼面积，增加翼型弯度和增加最大升力系数（也可以理解为增加失速迎角）。当然其他的方式也包括使用环流控制，即增加绕翼环量。最普遍的方法为升力面的开槽。如上图，其中主升力面中有多处开槽，这是因为相对于单片结构的翼片而言，增加翼片单元的数量可以有效地推迟流动分离的发生以及显著的增大最大升力系数，此外，如果将上翼面的气流导入下翼面，可以产生一个类似吹气襟翼的效果，延缓分离。CascadeWing在前翼中的作用已经被大幅的开发了，除了产生附加的下压力以外，一个更重要的作用是利用Outwash诱导气流离开前轮，从而减小气动阻力，如上图。当今F1的设计中，翼片的开槽同样用于在端部产生一个翼尖涡，这一涡流发生在Y轴中心左右250mm处，称为Y250涡，这一涡流可以梳理侧箱进气口前气流，并将气流导入扩散器以及侧箱底切，有利于下压力的增大。此外还需要了解一个概念即诱导阻力……我们都知道有限展弦比下的机翼会产生一个下洗的过程，即高压区的流动翻卷至低压区，从而减小有效迎角，进而使得有效升力和垂直于来流方向产生夹角，诱导出阻力分量。这一现象在前定风翼中也会发生，因此我们使用Endplate即端板来遏制这一流动的干扰，从而使得翼尖的大漩涡转变成了翼尖部分一个小漩涡。在减小阻力的同时，展向的压力梯度所导致的三维流动也一定程度上被遏制，因此增加升力线斜率，这一处理的方式类似于增大翼片的展弦比。除此之外，端板承担的另一个任务是把气流推离轮胎，左图为09年F60，右图为08年F2008，随着定风翼宽度加宽，端板的导流形式也从Inwash变成了Outwash，有效避开轮胎的干扰。GurneyFlap是固定在翼片后缘的垂直片，这一部件由著名车手Dan Gurney发明，并应用于航空器（自豪脸）。Gurney应用库塔茹科夫斯基后缘条件，作用与增加翼型弯度类似，可以增大最大升力系数，同时在合理范围内增阻。Gurney Flap起作用的范围较小，一般与弦长有关，在5%弦长内都可以起作用，F1中一般不超过20mm。另一个重要的概念即涡发生器，即使用小展弦比的翼片产生翼尖涡，利用翼尖涡的动量掺混边界层，从而延缓分离，使得定风翼可以做成更大的弯度以及设定成更高的迎角。底部的Turning Vane可以被视作一个涡发生器，当然，另一作用是起到类似翼刀的功效，导流的同时控制三维流动，防止外翼失速。底部的Turning Vane可以被视作一个涡发生器，当然，另一作用是起到类似翼刀的功效，导流的同时控制三维流动，防止外翼失速。F1.08（帅炸了）F1.08（帅炸了）前定风翼一般都会在规则允许下被尽可能低的安置，这涉及到地面效应，即翼尖涡被地面的存在所阻碍，使得诱导阻力减小，从而增大有效迎角，提高升力。但是这一效应对高度极敏感，一旦离地间隙瞬间扩大，下压力也会瞬间减小，由此引发过不少事故……例如当然，也存在中间高两边底的设计，如图F399，这种设计考虑到的是向尾部扩散器输送气流，提高扩散器工作效率。当然，也存在中间高两边底的设计，如图F399，这种设计考虑到的是向尾部扩散器输送气流，提高扩散器工作效率。2.扩散器扩散器类似于半个Venturis管，但与文丘里管压缩流体不同，扩散器使用一个扩散段来减速气流。由于扩散器瞬间扩大了流管，且此时的流体依然为不可压流，因此更多的气流将从底盘或四周被吸入扩散器中，造成底盘的流速增大，压强降低。这一压强差被用于产生大量的下压力。扩散器造成的低压区分布在整个底盘处，其中在扩散器入口处压强最小，而当气流进入扩散器后流速减慢，压强随之增大，因此扩散器本身并不产生下压力，而是诱导产生下压力的工具。扩散器造成的低压区分布在整个底盘处，其中在扩散器入口处压强最小，而当气流进入扩散器后流速减慢，压强随之增大，因此扩散器本身并不产生下压力，而是诱导产生下压力的工具。扩散器的角度，扩张曲线和离地间隙都经过严格的论证，以获得最大的升力系数和升阻比，同时防止流动在扩张通道中发生显著分离。为了减小底盘中存在的横向流动，扩散器中往往安装了导流片，此外为了提高扩散器工作效率，很多的扩散器出口都安装了Gurney或者襟翼，即利用造低压区来提高扩散器的抽吸效率。或者像R90一样把bi-plane尾翼的下层放到扩散器出口，尾翼下方低压区域可以大幅提高扩散器的效率。此外为了提高扩散器工作效率，很多的扩散器出口都安装了Gurney或者襟翼，即利用造低压区来提高扩散器的抽吸效率。或者像R90一样把bi-plane尾翼的下层放到扩散器出口，尾翼下方低压区域可以大幅提高扩散器的效率。举两个例子，RB8的Coanda效应排气管和BGP001的双层扩散器举两个例子，RB8的Coanda效应排气管和BGP001的双层扩散器Coanda效应排气管其实来自废驱扩散器的禁用，FIA为了避免对尾气加以使用将排气管设置成了斜向上的排气方式，但这并没有阻碍纽维大神的脑洞大开。RB8的初始设计如图，红色尾气依然通过Coanda效应的曲面被送到后轮和扩散器之间，起到密封扩散器防止后轮横向流动进入的作用，而蓝色气流则来自侧箱底切，这部分气流通过侧箱底部开口的通道被送到扩散器中央，从而形成向扩散器内部启动开口吹气的效果，大大增加流量。之后RB8推出了类似双底板的设计，主要修改了底切开口的形式和流向。RB8的初始设计如图，红色尾气依然通过Coanda效应的曲面被送到后轮和扩散器之间，起到密封扩散器防止后轮横向流动进入的作用，而蓝色气流则来自侧箱底切，这部分气流通过侧箱底部开口的通道被送到扩散器中央，从而形成向扩散器内部启动开口吹气的效果，大大增加流量。之后RB8推出了类似双底板的设计，主要修改了底切开口的形式和流向。类似的设计包括迈凯轮MP4-2的立交桥，但此时尾气完全依靠Coanda流动偏转到底板上，巧妙的避开了和侧箱气流的干扰。类似的设计包括迈凯轮MP4-2的立交桥，但此时尾气完全依靠Coanda流动偏转到底板上，巧妙的避开了和侧箱气流的干扰。双层扩散器同样道理，是不断挑战规则的产物。DDD为BGP001拓展出了一条全新的气流通道，扩大了扩散器的容积。与众不同的是它在可乐瓶区域继续挖掘气流，并输送到底盘，这股气流和底盘气流混合后进入扩散器，起到增加质量流量的效果。3.后定风翼与前翼类似，尾翼同样涉及到翼片，端板，同时还有近五年出现的失速尾翼和DRS系统。尾翼的迎角大小可以极大地影响赛车的行驶特性。例如在摩纳哥尾翼的迎角极大，而在蒙扎尾翼几乎不存在迎角，几乎完全放平。这是由于高速赛道下的调教要求低阻，低下压力，摩纳哥反之下图为F1-87/88，注意上两层尾翼。下图为F1-87/88，注意上两层尾翼。对于这类相近安置的尾翼+梁翼组合，还涉及到biplane效应，升力线模型告诉我们可以将直匀流中机翼简化为附着涡加自由涡。这两个模型相近放置时会产生相互作用，若竖直接近放置，两者都会对对方产生下洗，减小负升力，因此需要考虑安装位置的合理性。这一结构往往出现在下翼接近扩散器时，用于诱导扩散器的效率。尾翼端板有显著的上下两处百叶窗结构，上方百叶窗减小压力差诱导的涡流，从而减阻，下方格栅则和有效处理扩散器气流或排气管尾气有关。DRS是现在非常常用的直道提速装置。原理和上述蒙扎的尾翼调教类似。当尾翼角度变化使得阻力接近零升阻力时翼片所受阻力最小，下压力也最小，以此提升直道尾速。DRS是现在非常常用的直道提速装置。原理和上述蒙扎的尾翼调教类似。当尾翼角度变化使得阻力接近零升阻力时翼片所受阻力最小，下压力也最小，以此提升直道尾速。失速尾翼是通过直道上减阻减升力来达到增大尾速的效果的，即F-duct。F-duct得名于首创这一技术的迈凯轮车队将气流进口放在Vodafone标志的f 字母处。在这里区分几个概念，即有限展弦比机翼在低速自由来流中所产生的阻力包括寄生阻力和诱导阻力，诱导阻力在此时的赛车运动中占非常大的比例，由于诱导阻力产生自翼片的升力，因此如果我们试图使机翼部分失速，在不大大增加压差阻力的情况下减小诱导阻力。失速尾翼是通过直道上减阻减升力来达到增大尾速的效果的，即F-duct。F-duct得名于首创这一技术的迈凯轮车队将气流进口放在Vodafone标志的f 字母处。在这里区分几个概念，即有限展弦比机翼在低速自由来流中所产生的阻力包括寄生阻力和诱导阻力，诱导阻力在此时的赛车运动中占非常大的比例，由于诱导阻力产生自翼片的升力，因此如果我们试图使机翼部分失速，在不大大增加压差阻力的情况下减小诱导阻力。机智的迈凯轮工程师把这一设备的开关装在驾驶室中，当封闭驾驶室气流出口时，气流会被导致尾部造成失速，而且由于这一设计和单体壳融为一体，其他车队的复制也将变得困难。机智的迈凯轮工程师把这一设备的开关装在驾驶室中，当封闭驾驶室气流出口时，气流会被导致尾部造成失速，而且由于这一设计和单体壳融为一体，其他车队的复制也将变得困难。比较少关注技术变革，有误的地方还请指正……
非专业随便说说...都是入门内容F1的空气动力就是要让下压力尽可能大的同时确保阻力不太大...先说阻力首先车头尖尖的...我也就会这样形容了...阻力很小其次,从圆柱绕流可以看出高速时车尾拉出来的低压和乱流也会带来很多阻力所以大家都会想办法让车尾更细更窄,让气流紧贴车身流过,于是这里（车腰）就被叫成了可乐瓶所以大家都会想办法让车尾更细更窄,让气流紧贴车身流过,于是这里（车腰）就被叫成了可乐瓶这是今年可怜的迈记赛车,真的很像可乐瓶细心的话会发现车尾并不是闭合的这是为了让从侧向进入的用于冷却空气流出，再加上排气管吹出的废气可以进一步减少尾部的阻力另外底盘也很光,减小了气流流过的阻力啧啧啧...不过这是F3再来说下压力吧是为了把赛车紧紧压在赛道上,让轮胎有更强的抓地力,来提升弯道和刹车性能其实跟把飞机机翼反着用是一样的上面第一幅图大概就是倒着的机翼,利用上下气流流过的距离不同产生速度差,流速快气压低,制造下压力.但这样低速下下压力很小上面第一幅图大概就是倒着的机翼,利用上下气流流过的距离不同产生速度差,流速快气压低,制造下压力.但这样低速下下压力很小第二个里面下压力很足但是高速时阻力会特别大...看圆柱绕流那图所以大部分叶片都是二者的结合,就是第三幅图具体的应用就是前翼每一片小翼都可以提供下压力.除此之外前翼还有把气流导过车轮减小阻力,和把气流导进前刹车风道（下图红圈）冷却刹车的作用至于尾翼,是双层,为了让下压力大些不过由于尾翼的倾角更大,更容易出现失速（高速时）机翼就是反的尾翼机翼就是反的尾翼那个分离涡会带来阻力,影响下压力所以一些车队会在尾翼下安装小翼将气流上导,相当于整理了尾翼后面高速下气流,提升了失速临界,这样就可以用倾角更大的尾翼产生更大的下压力常常听到的DRS是作用在尾翼上的,DRS开启时上层尾翼会被放平,牺牲一部分下压力以减小阻力,来获得更快的加速和直道尾速帮助超车.但是减小下压力并不利于过弯常常听到的DRS是作用在尾翼上的,DRS开启时上层尾翼会被放平,牺牲一部分下压力以减小阻力,来获得更快的加速和直道尾速帮助超车.但是减小下压力并不利于过弯还有车尾扩散器也就是底盘尾部的翘起,和尾翼的下表面是一个作用,让气流相对车的上表面变快最后说一下鼻锥鼻锥要为车头提供下压力,还要将更多的气流导入底盘,流经扩散器给车尾下压力.但设计不能随心所欲,更需要考虑碰撞测试比如法拉利的长鼻锥把更多的空气用来给车头提供下压力,而且够长能轻易通过碰撞测试印度力量保留了鼻锥的长度,开两个孔将气流导入底盘迈凯伦用了短鼻锥,确保最多的空气可以流经底盘,至于那跟能爆前车菊花的棍子是为了通过碰撞测试...威廉姆斯的那根更长最最后,这是基于这两年的规则,空气动力的限制特别多,双层扩散器,排气吹气,底盘效应,失速尾翼之类都被禁了...大概就这样了,如有错误请指出.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------关于圆柱绕流大概说一下...气体被认为是有粘性的,所以流速低时绕过圆柱的路线是紧贴表面的当流速变快,气体分子的动量更大,一部分气体流过时不再附着圆柱表面,就形成了低压区对于车来说,车后压力低,就有了向后的力再补充下那个尾翼失速迈凯伦以前是用过失速尾翼,后来还被各车队效仿,不过已经被禁了好久失速可以减少尾翼产生的下压力和阻力在直道上少了阻力当然能跑的更快,少点下压力也没什么问题但是弯道上少了下压力当然会更慢所以以前的失速尾翼也只是让车手可以在尾翼上开一条缝,或者之后几年的设计是打开一条气道,让气流可以通到尾翼后面达到失速的目的现在没有失速尾翼还有DRS(开启时放平尾翼)也是减小阻力和下压力所以奔驰尾翼下用的小翼是为了防止高速过弯时尾翼失速总之直道上尾翼失速和弯道不失速都是为了更快
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　　北京时间3月14日，2014赛季F1揭幕战第二次练习赛在墨尔本阿尔伯特公园赛道结束。梅赛德斯车队包揽前二，汉密尔顿以1分29秒625力压队友罗斯伯格0.157秒锁定头名，法拉利车队的阿隆索排名第三。
(责任编辑：小迈)
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一条轮胎大约5万美金，采用不同的材料配比加工而成，包括我们认为最容易工业批量生产的轮胎，几乎是由工程师们亲手加工的，所以F 1是世界上最烧钱的运动，法拉利的单台车价大约800万－1000万美金，根据规则每年有所调整，每场单车比赛大约用12－14条轮胎,发动机大约用2－3站，都是由专业公司，由其是汽车的心脏发动机以及一些电子设备。具体每台赛车多少钱不一定，根据车队的不同设计造价也不一样F1的每台车都是由世界上最好的汽车工程师手工组装调试的，根据每条赛道的不同
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