1、3 這個行業的工具介紹如果你不想在比賽的過程中檢查你飛行的思路，那么你只剩下三條基本的途徑來研究你的車輛的空氣動力學表現：道路檢測，風洞檢測還有更先進的計算。每種途徑都有它自己的優缺點，而且考慮和某一種檢測設施的可用性將會指明哪種工具將被用在一個特別的車輛的設計和研發上。道路檢測在最初看上去是最簡單的方式來獲得滿意的表現數據。但是，當想測量升力拉力和它們的前后輪軸分布的時候，發現了一些難題例如懸架的振動，變化的周圍環境，等等。當然，在研發一輛新車時沒有實際的車來檢測，所以這種方式在設計的初級階段不能被實行。甚至后來這種方式仍然不具有，因為很多的修改（在車身形狀，翼形等方面的改變）將需要大量的時

2、間，而且駕駛員的表現和周圍環境可能是不可重復的，而且追蹤的時間和車輛的支撐可能會非常貴。風洞擁有一個可控制的環境的優點，但是全尺寸的測試通常來說非常貴，而且模型可能不起作用（或者還沒制作）。另一方面，縮小的模型和它的檢測可能不能完全一比一大小的情況。此外，風洞的墻和固定的地板引入了額外的可能導致數據和比賽軌道數據完全不同。的夢想來說可能看上去是計算或者模擬對空氣動力學理想的。畢竟，不需要真實的車。不幸的是，目前，這種方法僅限于有這個實力，而且需要可能對產業來說都非常貴的資源。在這個方向長期的投資（超過幾年）達到這種能力的全面的發展可能被證明是非常有用的。結論是流體空氣動力學是非常復雜的；沒有任

3、何一種工具在改良車輛方面是完美的，有些時候不止一種甚至所有可供選擇的方法都要被用上。在這一章會回顧以上每一種工具并且解釋聯系到它應用的專有問題。在轉到之前讓先闡明在這些方式中期待得到的空氣動力學信息的類型。典型來說，收集到的數據必須包括至少包括以下的部分或者全部：全部的空氣動力學系數，比如升力（或后面的輪軸上的）阻力等等。表面壓力分布。這種數據能提供在如何改進車輛造型方面的線索。流體形象化的數據，例如能決定流體在哪里分離的流線（在車身的上面或者下面）。也有許多其他類型的有用的空氣動力學數據（例如邊界層厚度,氣候對空調的影響,由于以前的流體沉積的灰塵，等等）但是當設計一輛時沒有時間去生成比以上所

4、列的數據。所以，有了現在已有的知識之后我們就能夠研究每一個空氣動力學工具如何提供那些信息的還有夠多可靠。道路檢測相應的結果能道路檢測最大的優勢是實際的車輛在實際的軌道上被檢測，同時，在反饋中修改造成的影響通過車的最大速度或拐彎速度能夠迅速地被評估。但是，當進行一個檢測時，應該有個物體（），并且有一個儀器來收集和分析數據。如果被檢測的物體在動，那么只能限制用能帶在車上的設備。這個問題當比較兩個計劃的車的配置時被混合了，因為它們兩個必須都是可驅使的，而且儀器必須從一個車上移到另一個車上。模型的改變，例如一個不同的鼻錐，可能儀器并且使道路和檢測環境的重復更加。因此，道路檢測的缺點是攜帶敏感的設備的能

5、力限制和不可控制的環境（風）。而且，當空氣動力學載荷在風洞里時是被一個的數值衡量的（或者是平衡），在道路檢測的過程中利用的是一個間接的方法進行近似的測量。記住，在這部分中要重點關注如何獲取空氣動力學的升力，息。升力的測量，表面壓力分布和顯示的信傳統的在道路檢測中測量升力的方法是基于測量懸浮進行或者張力，因為空氣動力學的載荷，每一個的懸浮過程都能夠被測量，并且懸架組件相應的取代聯系能夠被轉換成等價的升力或者下壓力。這種方式的直接優點是輪間的載荷分布很容易獲得。缺點是本身的升力沒被測量。這可能造成檢測開放式輪胎的比被覆蓋上的輪胎的有更大的麻煩。 但是，對于比較研究（例如比較兩個翼）這能帶來好的結果

6、。在懸架上的空氣動力學載荷同樣能夠被在彈簧上安裝好的拉力測量儀測量。如圖 3.1 所示或者是通過光學的離地高度測量儀，就像用在圖3.2 的車上的一樣。第一種測量懸架上上拉力的方法同樣能夠被用在離地高度確定的活動的懸架上。為了能計算空氣動力學系數（例如升力，摩擦力就像方程 2.13和 2.15）車速（動壓力）一定要被同時測量。這通常用皮托管做，如直接測量動態壓力如圖 3.2 所示。實際的也會測量側滑（側面風）射入的角度，和空氣的溫度。因為這些測量側重為分配的流體的環境，所以測量裝置被放置的更高更向前，在那里由于車自身帶來的影響可以忽略不計。3-1 用于道路測試的升力和引力測量系統：（1）車身 （

7、2）彈測量后部升力（3）無旋天線傳達扭矩信號（4）旋轉壓力傳送器驅使軸拉緊（5）接收和預處理扭矩的信號個)。（6）壓力表測量前部升力（一邊一3-2尼桑P-35 原型車為空氣動力學道路測試完全裝備(注意前面巨大的速率指針）。引力的測量道路測試中的引力測量因除去空氣動力學引力，一輛車的阻力包括動力傳動系統的摩擦力和輪胎的滾動摩擦力而變得有些復雜。輪胎的摩擦力只輕微收到速度的影響，尤其是極高的速度。依靠道路測試的空氣動力學引力的測量將會需要在給定的常規負荷下與速度相匹配的輪胎滾動摩擦力的文件，這些數據可在輪胎制造商處得到。這些結合起來的滾動摩擦力（包括輪胎的摩擦與機械的摩擦）可被圖示 Fig.3.3

8、 中提到的實驗（Ref3.1 中）所測量。在這種情況下車輛被拖進一個與外界空氣隔絕的箱子里，然后（此時無空氣阻力）測力傳感器測量拖繩上的力輪胎阻力和摩擦阻力的值一旦確定，空氣動力學阻力就可以通過測量縱向的總阻力來確定。過去也應用過一些方法，這些方法都是通過測量車輛的最大速度或者使用技術來測量懸架、傳動軸上的載荷。在某些試驗 (參考文獻 2.3）中，駕駛過程中的阻力是通過測量傳動軸上的轉矩來測量的。在傳動軸上粘上特殊的應變片，駕駛過程中轉矩產生的應力會通過應變片轉化為電磁信號傳送到非旋轉式（見圖 3.1）中，由此測量行駛總阻力。該總阻力減去輪胎旋轉阻力即為空氣動力學阻力。一種更為簡單的布置就是下

9、車輛被拖拽時拖車繩上的張緊力。這種方法在參考文獻 2.3 中也有被提及，但其最基本的缺點就是拖拽過程中會產生流體擾動。（即便拖車繩長度相當長）直線跑道上的最大速度實驗經常用于測試性能，可以提供較準確的關于阻力的對比信息（假設邊界效應與速度相比可以忽略）。通過簡單加足馬力時每種設計方案的引擎每分鐘最大轉數，就可獲得相當準確的空氣動力學阻力的對比。表 3.4 顯示了在該種實驗條件下實線是超過四圈（由三角標表示）得到的結果擬在直線賽道上的典型實驗結果。來測量的最大速度。在這些圈中，下壓力增加導致阻力也增加，即便齒輪齒數比變換到與新最大速度相適應，阻力增加也會使得最大速度減小。最大速度時阻力系數的影響

10、在過去人們也成功的應用滑行方法測量阻力。被測車輛以一特定初始速度開始滑行直至停止，阻力系數由速率和滑行距離決定。盡管原則上該實驗實行起來比較簡單，但實驗需要考慮慣性力的影響，因此，外部(氣流）擾動比常速下更為敏感，且每一個數據點都需要做大量的重復實驗。例如，圖 3.5 表示的是旅客型車輛在滑試中一個典型的速度時間圖像。由第二定律，車輛的速率與所施加的阻力成正比。總外力即輪胎旋轉阻力與空氣動力學阻力的和，使得車輛行駛速度減慢。該定律在側邊方程中還有更為詳細的描述。通過該定律，即可算出車輛所受阻力。實際上該程序還是較為復雜的，因為分析中要考慮到旋轉如、變速箱）的慣性及動力傳動系統的摩擦損耗。滑試中

11、速度時間圖像測試中車輛阻力的評估為了論證空氣阻力在測試中如何評估，回顧第二定律，沿作用力 F 方向的加速度a 與方程 ma=F 有關在車上m 集中的地方（包括旋轉組件的慣性）。對于的目的來說力量是阻力（加上旋轉阻力）而且因為在測試中速度減小 t，加速度是負的。現在，如果在圖像 3.5 上選一個小的時間間隔，在這段時間里速度減小v，那么我們就能通過 v/t 估計車的中估計總阻力。度。根據這些數和方程，能夠在這些間隔有減號是因為車輛的（因為v 是負的）。下一步是減掉滾動阻力，解釋輪胎旋轉帶來的慣性影響，然后用 2.13 的方程來計算阻力數的影響。在道路測試或在風洞中測量表面壓力基本上是一樣的，除了事實上道路測試的數據還原系統更加穩固，即使如此，最后的缺陷也可能因遙測的改善和電腦組件變得更小