下压力如何帮助NASCAR赛车?

理查德·佩蒂(Richard Petty)在1970年的代托纳(Daytona)500中驾驶着这只普利茅斯(Plymouth)的超级鸟。超级鸟的巨大后翼和尖头的前端给它带来了可观的空气动力学优势。“width=
理查德·佩蒂(Richard Petty)在1970年的代托纳(Daytona)500中驾驶着这只普利茅斯(Plymouth)的超级鸟。超级鸟的巨大后翼和尖头的前端给它带来了可观的空气动力学优势。
racingone/盖蒂图像

如果您真的想了解NASCAR赛车的下压力 - 我们猜想自从您阅读本文以来,

您会做的 - 一个合乎逻辑的地方将是NASCAR本身。

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实际上,纳斯卡(NASCAR)收集了一个相当方便的术语表,其中包括下压力。它基本上指出,在赛车的各种表面上移动的气压会产生“下压力”或增加重量。尽管下压力提高了轮胎握力和转弯速度,但存在重大的权衡 - 更大的下压力也增加了阻力,从而降低了直接速度[来源:nascar.com]。

过去,NASCAR团队能够运行截然不同的车辆。事实上;每个参与的制造商都有自己的独特和可识别的外观。然而,近年来,NASCAR试图通过标准化身体形状的赛车队也可以参加比赛。结果,无论制造商如何,每辆NASCAR Sprint Cup赛车的车身都是相同的 - 当然,除了油漆外。

NASCAR的明天汽车是NASCAR Sprint杯比赛中专门使用的当前设计。随着汽车每年越来越快的速度,该设计会提高驾驶员的安全性。但是随着速度的提高,为了安全起见,下压力也必须增加。额外的下压力增加了阻力,从而使汽车降低了。

这似乎是一场永无止境的物理战役吗?好吧,是。因此,我们将在下一页上查看与NASCAR赛车相关的这些力量。

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NASCAR赛车物理101

在NASCAR,鼻子到尾巴赛车没有任何驾驶员的错误空间。“width=
在NASCAR,鼻子到尾巴赛车没有任何驾驶员的错误空间。
克里斯·格雷斯(Chris Graythen/)盖蒂图像

类似于几何和台球密切相关的方式,实际上,NASCAR赛车或任何形式的汽车赛车都涉及很多物理。如果您想一种简单的方法来记住NASCAR的一些关键因素,请记住三个D的下压力,拖动和起草。

下压力是由空气在汽车顶部移动并将其向下推向轨道表面而创建的。下压力增加了阻力。阻力是车辆从空气推向它的抵抗力以及下压力产生的额外重量。驾驶员可以通过起草来减少他们在赛道上遇到的阻力量。起草是当驾驶员B将汽车的鼻子塞在驾驶员A汽车后保险杠下方以改善两辆汽车的空气流动时。有时,您会听到这种名为“跑鼻”的动作。

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当涉及到轮胎转弯时,下压力绝对是三个D中最重要的。但是,在沿着转弯的漫长而直的人行道上,下压力并不那么重要。那是驾驶员想要的下压力稍小,结果也稍微​​少一些。确实,这是一个微妙的平衡。下压力的缺席 - 甚至显着减少可能会导致汽车从轨道表面抬起,就像飞机起飞一样。那么NASCAR的设计如何阻止这种情况发生?

NASCAR赛车的前保险杠非常低,也很宽。它实际上比保险杠更像是空气坝。它将移动的空气引向汽车顶部,而不是下面。这会在汽车下方创建一个低压区域和汽车顶部的高压区域。这称为负升力,这与飞机的工作原理完全相反。空气在飞机翼上向上推的地方,它推向赛车。

这个想法是要使大部分空气流到汽车顶部以最大化下压力。那是前端筋膜进来的地方。汽车的鼻子尽可能低,前挡泥板宽阔,将空气推向汽车上并推到汽车上。

正如您可能已经发现的那样,问题在于,这种带有喇叭形挡泥板的低鼻子呈现出许多前表面区域,以推动空中。您可以想象,这会创建很多阻力。如果您想第一手示范阻力是什么,下次您在高速公路上时,请尝试将手掌朝前伸出车窗。这就是拖车的感觉。接下来,将您的手倾斜90度,使您的手掌面对道路。您会立即感到差异。随着面向风的表面积减少,空气可以在您的手周围滑动,从而使其在空气中切开得很容易。您还可以改变手的角度以引起升力(导致手抬起)或下压力(导致手浸)。因此,拖动很容易用手微调,但是微调整个赛车呢?尤其是在不同的轨道表面和不同天气条件下以200 mph(322 km/h)的速度行驶的速度。

在NASCAR批准的汽车车身的范围内平衡下压力和拖动是团队只需要以最好的方式处理的一个窍门。一种方式,团队充分利用了这些轨道力量是将第三个D带入组合 - 起草。接下来,我们将仔细研究起草。

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最大下压力

很容易看到吉米·约翰逊(Jimmie Johnson)的#48赛车上的分离器有多低 - 底部边缘是霓虹灯绿色。“width=
很容易看到吉米·约翰逊(Jimmie Johnson)的#48赛车上的分离器有多低 - 底部边缘是霓虹灯绿色。
哈利如何/盖蒂图像

驾驶员总是说他们想要更多的下压力。这的真正含义是他们想要在角落中的最大粘性,而最小的拖延在笔直上。这很难做到 - 尤其是当允许调整团队使NASCAR Sprint Cup的车身如此小时。

但是,有一些微调调整可以进行的调整,例如调整后扰流板的角度。后机翼的角度越陡,它越可以添加到汽车后端。这就是使后轮胎牢固地种植在人行道上的原因。在前端,一件名为“分离器”的作品扮演了类似的角色,以使前轮粘在地面上。分离器是您在NASCAR赛车的前沿看到的组件。它运行汽车的全部宽度,是可调的,通常看起来好像它足够低以刮擦追踪表面。

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有时候,团队选择尽可能多地进行下压力。例如,在有足够的转弯和很少长的直线轨道的道路上。通过对尾翼和前拆分器进行轻微的更改,可以最大程度地提高下压力,从而增加汽车的抓地力。

但是大多数种族NASCAR时间表在高弹性椭圆形轨道上。因此,我们回到了如何平衡下压力和拖动的问题。起草可以帮助您。在赛道上起草使车辆遵循铅车减少阻力。流过前汽车的空气也直接在第二辆汽车的挡风玻璃和屋顶上。这对于第二辆汽车和任何恰好在其后面起草的汽车来说都是很棒的,但是Lead Car从所有这些中得到了什么?一对起草对的铅车也从动作中脱颖而出。第二辆汽车减少了前车的压力阻力。您可以将压力阻力视为汽车沿着赛道速度的低压唤醒。但是,这种类型的唤醒实际上将车辆向后拉。 By eliminating the pressure drag on the lead car, the two drafting cars can gain up to a 5 mph (8 km/h) advantage over a car turning laps solo [source:斯希尔]。

一旦进行了适当数量的下压力的小调整,驾驶员对赛车(和赛道)有很好的感觉,甚至可能练习他的起草技巧,实际上只有一种充分利用空气动力学的方法比赛期间:不要崩溃。那是合乎逻辑的建议,对吗?当每个NASCAR冲刺杯团队对车辆的空气动力学做出最小的调整,以便获得每圈只有几百分之一的优势,那么像皱巴巴的前角一样小,这可能会结束他们希望赢得胜利的希望那天。

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  • ESPN.com。“下压力。”2008年7月23日。(2008年12月8日)http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/news/story?id=3430034
  • 吉姆的车库。“空气动力学,下压力,地面效应。”2007年8月18日(2008年12月8日)
  • nascar.com。“ NASCAR词汇表。”(2008年12月8日)http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
  • Schirber,迈克尔。“代托纳500:飞行而不离开地面。”现场科学。2007年2月15日。(2008年12月8日)http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
  • 雅格,布莱恩。“赛车中的空气动力学。”NASA。2001年8月27日。(2008年12月8日)http://www.nas.nasa.gov/about/education/racecar/aerodynamics.htm

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