首頁車訊情報【百問】讓車身牢牢貼在地面上空力套件改造原理(上)

【百問】讓車身牢牢貼在地面上空力套件改造原理(上)

車訊網 2023-09-14 11:24:53

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一部看似平凡的房車，只要經過外觀空力部品的加裝，就能改頭換面提升性能氣息，讓車有著與眾不同的面貌，也因為如此大家似乎都忘記空力套件的改造目的，除了強化外觀氣息外，最根本的目的是在加強高速行駛的穩定性，愈快的車對於空氣力學的重視程度愈高，因此這是攸關人車安全的配備。

空力套件做的好

車輛穩定沒煩惱

在台灣空力套件最重要的功效是增加視覺效果，但在激烈的賽車場上，空力套件可是攸關車輛操控好壞的重要關鍵，尤其速度愈高時愈顯重要，像F1便相當重視空氣力學，才會有因為尾翼受損，導致車尾失去足夠下壓力而無法順利過彎的情況發生。下壓力能提高車輛在高速行駛時的穩定度，把車輛牢牢定在地上，若再配合底盤氣流整合製造真空效應，便能大幅提升高速穩定度，而且速度愈高效果愈大。不過下壓力愈大，車輛必須花更多的引擎動力帶動車身，因此下壓力的控制便成為空氣力學工程師相當頭痛的問題。如何提高車輛行駛時的下壓力，「關鍵在於如何讓車頂的氣流速度比車底慢」，歷經多年的造車科技演變，相關技術與過去相比已有突飛猛進的改變，為了讓大家進一步認識各個空力套件的作用效果，筆者將一一位大家介紹。

最重視空氣力學的車種當以F1方程式賽車莫屬，也因為如此即時同一車隊的賽車，不同年份的車款就會有截然不同的外貌，愈新的車款，車體上的空力設計愈複雜。

前保桿上的定風翼，可將流經車頭的空氣攔阻下來，讓高速氣流對車頭產生額外下壓力，抑制車頭上揚，提高車頭穩定度，是賽車上常見的空力裝置。

首先是最常看到的車頭定風翼及前下擾流（也就是俗稱的前下巴），定風翼可將空氣攔阻下來，讓高速氣流對車頭產生額外下壓力，抑制車頭上揚，提高車頭穩定度，同時並彙整車頭氣流，讓氣流通過車頭之後能夠被導向設計者需要的地方。而前下擾流更為重要，除了一樣有增加車頭下壓力的作用之外，還必須讓氣流平整順暢的通過車底盤（或者是不通過車底盤），配合廠車常使用的一體式平整底盤，加上後下擾流讓車尾氣流順利且快速的排出，將可以製造真空低壓效應，讓車輛牢牢的黏在地上，以提高車輛操控極限，而這樣的目的與改裝「側裙」有著異曲同工之效。

前保桿下方的下擾流(前下巴) ，可增加車頭下壓力外，還能讓減少氣流進入車底，配合賽車常使用的一體式平整底盤，將在車底製造真空低壓效應，讓車輛牢牢的黏在地上。

透過獨特的空力套件改造，可增加引擎蓋散熱孔，讓水箱熱氣可快速排出車外，提高引擎散熱效率。

尾翼空力作用大

小車不建議安裝

至於許多改裝車或賽車都會加裝的後尾翼(Spoiler)，其作用又是如何呢？根據空氣動力學原理分析，我們知道汽車在行駛過程中會遇到空氣阻力，這種阻力可分爲縱向、側向和垂直上升3個方面的作用力，並且空氣阻力與車速平方成正比，也就是說車速從20km/h提高一倍到40km/h時，空氣阻力對車輛的影響則是提高4倍，所以車速愈快，空氣阻力就愈大，一般情況，當車速超過100km/h時，空氣阻力對汽車的影響表現得就非常明顯了。

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從這張圖中可清楚看出尾翼對空氣產生的擾流作用有多強，車尾後方的氣流線條因為尾翼而出現繁亂的渦旋，因此如果是小馬力的車，建議不要加裝太大支的尾翼，才不會耗油又沒力。

爲了有效利用這股空氣力量，提升高速行駛車尾的穩定性，讓後輪可牢牢的壓制在路面上，賽車工程師設計了汽車後尾翼，其作用就是使空氣對汽車産生第四種作用力，即對地面的附著力，它能抵消一部分升力，抑制汽車上浮，使汽車能緊貼著道路行駛，從而提高行駛的穩定性。這點從F1賽事中也可發現，所有的F1賽車的前後都安裝有定風翼，它們爲車體提供了近60％的下壓力，保證了300km/h以上的高速下，輪胎具有足夠的抓地力來保持車身的穩定性，使車輛能穩定的切換車道進行超車。

所有的F1賽車的前後都安裝有定風翼，它們爲車體提供了近60％的下壓力，保證了300km/h以上的高速下，輪胎具有足夠的抓地力來保持車身的穩定性，使車輛能穩定的切換車道進行超車。

一般來說不建議小排量的汽車加裝尾翼，因爲尾翼主要是用來增加車身穩定性，因此高速行駛時會產生極大空氣阻力，但動力不強的小排量的房車若安裝誇張的GT大尾翼反而會拖慢車速，並且產生耗油的不利影響。除了轎車之外，在一些旅行車或掀背車的車頂後部也可安裝小型尾翼，這些尾翼除了能增加車尾穩定性外，也能使車尾的空氣渦流向後延伸一些距離才倒捲，可有效減少附著於車尾的灰塵，尤其是後擋玻璃不會每次下小雨就髒的要命。

值得一提，既然尾翼對車速與穩定性有著顯著影響，因此許多新型超跑都會改用電動可調角度的尾翼，視車速高低主動調整尾翼高度甚至角度，如此將可減少中低速時尾翼造成的風阻問題，且若翼面夠大片的話，煞車時還可整個掀起，達到空氣制動的效果。

許多新型超跑都會使用電動可調角度的尾翼，視車速高低主動調整尾翼高度甚至角度，如此將可減少中低速時尾翼造成的風阻問題，且若翼面夠大片的話，煞車時還可整個掀起，達到空氣制動的效果。

何謂伯努利定律？

氣流在流經翼片時，若上表面的氣流要比下表面流過更長的距離時，上表面的空氣就要以更快的速度，才能與下表面的氣流同時匯合，根據伯努利定律，速度愈快，壓力愈低，因此上表面的空氣壓力會比下表面低，在翼片的上下表面之間創造了一個壓力差，該翼片實際上就會被下方的高壓空氣向上推，產生了上昇力，而這也是飛機翼面、車輛尾翼與車底擴散器的應用理論基礎，只是後兩者把上下翼片的長度顛倒過來而已。