空套設計-2-任務要求及尾翼選型

來自專欄車隊製圖室的茶水間

任務要求

當時跟朋友聊起來，說需要給一台蓮花Exige做包圍和空套，跟朋友聊下來之後，確認了基本需求：針對街車使用環境，要求性能與外形兼顧（或者說性能要向外觀妥協），希望可自動調整（假裝DRS）。因為時間緊，包圍做的時候只考慮外觀，只做一次CFD看結果。前分離器（spliter或者叫頭鏟）和擴散器（diffuser）有條件就上。

考慮到整車氣動平衡，需要把分離器-擴散器-尾翼一起考慮。然而，又經過一輪溝通之後，發現車已經很低了，現在車頭底是塊平板，已經很難下地庫。加上分離器需要至少加厚25-30mm，於是分離器沒法做了。再看車屁股，碩大的一坨排氣，後置發動機，原車的擴散器布置已經是極限。擴散器折角起始點沒有辦法再往前走了。要做的話，只能先改排氣，於是擴散器也沒法做了。

於是就只做一個尾翼。剩下的頭鏟和擴散器，就當是以後的升級件吧。

那麼先來尾翼選型。

因為沒有了頭鏟和擴散器，所以尾翼性能不能太囂張，不然前後軸荷比例失調。我們就來假定一個比較中庸的數字好了，240km/h，最大下壓力200kgf左右。弦線250mm長（即尾翼的前後長度，考慮跟整車長度視覺上的比例協調）。左右跟車最寬齊平，1780mm（考慮日常使用，太寬容易蹭東西，窄了不好看）。嚴格來說還要有輪胎模型，分析下壓力是否過大導致輪胎摩擦係數/摩擦力降低，但是200kgf嘛，壓力太小基本沒影響了（其實也是窮，沒錢測試輪胎）……

於是升力係數就出來了：升力（N）=? * 升力係數 * 空氣密度（kg/m3） * 速度2 （m/s）* 尾翼面積（m2）

升力係數≈1.57

PS：這個案例因為是半逆向開發+妥協，所以是逆推出需要的升力係數再找翼型。一般流程不這麼干。

下面祭出Profili，一個翼型軟體。

扒拉扒拉翼型庫，找到這麼個翼型：

看起來還行，那就這個吧。

先來說說Re=700000，雷諾數是一個無量綱，舉個栗子：我的雞兒是你的兩倍長，兩倍就是一個無量綱。雷諾數具體的意義不用管太多。

跟速度，弦長，海拔高度（空氣密度）有關的一個無量綱。上面列舉了常見的一些雷諾數。海拔影響也不大，基本在上面計算範圍內。

這個是不同雷諾數下，升力Cl阻力Cd係數隨攻角的變化。可以看到升力係數在許用範圍內的差別是可以接受的。但是阻力係數變化比較大，呈阻力隨速度變大而減小的趨勢（具體為什麼在高級篇裡面解釋）。褐色線Re=16000000這個，只是為了展示在2800km/h下的狀態。黃線60km/h展示了翼型在低速狀態下，阻力係數會相對比較大。

但是考慮到時速60km/h，跟時速240km/h比起來，失去了速度2的加持，實際阻力還是很小。簡單計算一下，比如在5°攻角下，黃色是60km/h，深綠色大概是240km/h，黃色是深綠色阻力係數的1.73倍（黃-0.0186，深綠-0.0107），但是速度是1/4，算下來60km/h時的阻力，只有240km/h阻力的1.4/（4*4）=10.86%。60km/h阻力是1.48N，240km/h阻力是13.65N。繼續計算阻力功率，60km/h下功率是24.73W，240km/h下功率是910.11W。

可見雖然低速下阻力係數高，但實際低速阻力影響不大，不管了。

因為要做電子調整，我們來看看攻角許用範圍。

綜合來看，升力係數在0°-9°尚可使用。

9°攻角下，240km/h最大下壓力2628N，阻力功率1318W。

9°攻角後，升力係數開始下降。

對於同一時速（同一條圖線），電子調整攻角變大的工況來講，下壓力會開始變小。抓地力也開始變小，在彎道比較要命（加上彎道減速，下壓力更小了）。忽然降低抓地力比較危險。

還有一個問題是阻力係數，在10°左右急劇增大。消耗的功率也急劇增大。要不得要不得。（急劇增大的原因且等高級篇）

那就0°-9°為許用範圍吧。

再扔一個升阻比曲線參考吧

升阻比曲線也是輔助參考之一，不過是變化了一下表格表現形式，方便觀察。

下一篇是尺寸設計、造型設計及妥協。在本篇其實已經說了尺寸，下篇說選擇這個尺寸的原因。

不寫了不寫了，睡覺……