汽车尾翼的作用

汽车尾翼的作用 汽车尾翼的作用 第27卷第1O期 2006钽 物理教师 PHYSICSTEACHER V01.27No.10 (2006) #物理?技术?社会# 汽车尾翼的作用 杨云 (河北省廊坊市万庄华油五中,河北廊坊065007) 本人在某一本参考资料上看到这样一道例题: 我国长春一汽生产的红旗牌轿车,是惟一(仅在 20世纪90年代中期以前)具有知识产权的国产高级 轿车,它具有制动性能好,操纵稳定性好,高速行驶,在 它的尾部可选装尾翼板,高速行驶的轿车或赛车安装 尾翼板是为了: (A)为了美观,汽车刹车时尾翼板上一排小红珠 闪亮. (B)为了导向,尾翼板起到类似轮船舵的作用. (C)为了行车安全和稳定,尾翼板产生类似飞机 机翼产生的举力,阻碍车头上抬. (D)为了安全,当受到追尾时,起到保险杠的作 用. 该资料提供的解答是:汽车加速行驶时,尾翼板产 生类似飞机机翼产生的升力,它对质心的力矩,将阻碍 车头上抬,以防止高速行驶时方向失控,故选(C). 其实这是一个非常严重的错误,那末汽车尾翼的 作用是什么呢?为了搞清楚这个问题,下面我们首先 了解一下空气动力学知识: 当今,行驶在道路上的越来越多的轿车,除车身显 示出美观的流线型外,在其尾部行李箱盖外端都装有 一 块像是倒装的飞机尾翼,使原本就拥有华丽迷人外 观的轿车又增添许多妩媚和生气.许多人以为这新颖 美丽的汽车尾翼是厂家为了好看才给轿车安装的装饰 件,其实,它的主要作用是可以有效减少轿车在高速行 驶时的空气阻力和节省燃料. 在我国的一些地方常将"汽车尾翼"称为"汽车导 流板",这种叫法是错误的.因为实际上"汽车导流板" 在轿车上确有其物,只不过是指轿车前部保险杠下方 的抛物型风罩,而"汽车尾翼"则应是安装在轿车后箱 盖上的.国外一些人根据它的形状形象地称它为"雪橇 板",国内也有人称它为"鸭尾".比较科学的叫法应为 "汽车扰流器"或"汽车扰流翼". 从1960年代开始单座位赛车的性能开始因为引 进扰流翼而大增.自1968年起,n车队开始实验以粗 糙的空力设备来增进轮胎在赛道上的抓地力.而这些 初期的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 是非常简陋的,常常於比赛时自赛车上掉 落,还造成许多意外.经过30年长期的发展,现在,空 气动力学已是赛车设计中最重要的一个部分,这一点 我们可以从1991,1997年的Williams车队与1998, 2001年的McLaren车队,他们的赛车都是由同一个人 所设计,这个人就是鼎鼎大名的AdrianNewey. 在F1赛车上所一较快的气流 使的扰翼其考——阻流奎一 她的气流f撕力.机翼是相同的,后来,……Ij口不. 才被移植于普通汽图1 车上.只不过飞机的机翼是产生向上抬升的力量,而赛 车的扰流翼则是要产生向下压制的力量.如图1所示, 这是飞机机翼的剖而,当空气流经机翼时,由于通过机 翼上方的气流速度较快,下方的气流速度较慢,因此翼 面上方的空气压强降低,相对的翼面下方的空气压强 较大,所以产生向上抬升的力量,而且速度越快压力差 越大.如果把机翼倒过来,就是简单的赛车扰流翼了, 效果也就相反,产生向下压制的力量,通常我们称之为 下压力(Downforce). 汽车在高速行驶时,根据空气动力学原理,我们知 道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力,围绕汽车重心 同时产生纵向,侧向和垂直上升的三个方向的空气动 力量,其中纵向为空气阻力. 为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力 的影响,人们设计使用了汽车尾翼,其作用就是使空气 对汽车产生第四种作用力,即产生较大的对地面的附 着力,它能抵消一部分升力,有效控制汽车上浮,使风 阻系数相应减小.使汽车能紧贴在道路地面行驶,从而 提高行驶的稳定性能.目前大多数汽车尾翼都是根据 车身的宽度,经过精确计算用玻璃纤维或碳素纤维制 成的,既轻巧又坚韧,不宜过大也不宜过小,不然反而 会增加轿车的行车阻力或起不到减阻节能的作用.一 般情况下,不同形状的车身和不同的行驶速度,造成空 气动力压值的差异,故其空气阻力系数也不同. 据德国奥迪公司风洞试验的结果表明:当汽车在 时速超过60km/h,空气阻力就会大量消耗发动机的 能量,影响车速.随着高速公路的快速发展,现今汽车 一 51— V01.27NO.10 (2006) 物理教师 PHYSICSTEACH口ER 第27卷第1O期 2006年 加湿器工作原理简介 朱海星 (扬州教育学院物理系,江苏扬州225002) 干燥是健康的大敌,它不但会使人体内水分大量 流失,造成皮肤紧绷,VI干舌燥,唇裂,上火等,还能引 起流感,咽喉炎等呼吸道疾病.室内空气干燥还会对家 具,地板,家电等器物造成危害,缩短使用寿命.即便在 南方,不下雨的天气或使用空调后秋冬季室内空气湿 度仅为40%RH以下,明显低于居室正常湿度40%, 70%RH,而添置一台加湿器,让家人和家里的种种物 品都从干燥中解脱出来,从此享受"暖暖湿意"的秋冬. 现在新款加湿器越来越多,再也不是几年前呆板, 单调的"方盒状","圆桶状"加湿器一统天下的局面了, 各种新款,再加上多种品牌,像卡通小熊造型,"小博 士"造型,小嘴大肚的鸭嘴造型,字母造型,电熨斗造型 等令人眼花缭乱,目不暇接.各种类型的加湿器工作原 理和使用方法可以归结为如下. 1加湿器的几种类型 家用型加湿器常见的有三种类型,分别是超声波 加湿器,电加热型加湿器和纯净型加湿器. 超声波加湿器已经上市多年,采用超声波高频振 荡的原理,将水雾化为1--5/an的超微粒子,通过风动 装置将水雾扩散到空气中,达到均匀加湿空气的目的. 超声波加湿器加湿强度大,加湿均匀,加湿效率高,并 具有省电,使用寿命长的优势,一直很受欢迎.不过超 声波加湿器的缺点也很明显,那就是对水质有一定的 要求.这种加湿器除了日常加湿空气外,还可用来美容 浴面, 电加热型加湿器是技术最简单的加湿方式,利用 发热体将水加热至沸点,产生水蒸气释放到空气中.对 水质没有要求,但缺点是能耗较大,不能干烧,安全系 数较低,加热器上容易结垢. 纯净型加湿器是加湿领域刚刚采用的新技术,它 通过分子筛蒸发技术,除去水中的钙镁离子,彻底解决 水质不好造成的"白粉"问题.通过水幕洗涤空气,将空 气加湿的同时,净化空气,再经风动装置将湿润洁净的 空气送到室内,从而提高环境湿度.新一代纯净加湿 器,采用了模糊控制,随温度,湿度变化而自动调节加 湿量,运用动平衡原理将环境相对湿度控制在人体最 适宜的45%至65%RH之间.当室内相对湿度高于 50%RH时,加湿器便自动降低加湿量,使环境始终处 于恒湿状态,并且不受水质限制.这种加湿器还能过滤 空气和杀灭细菌,不仅使加湿更加纯净,还能以净水洗 涤空气,有效祛除空气中的污染,促进室内空气循环, 更大程度地保证了人体健康,降低呼吸道感染的概率. 高压喷雾加湿器是将加湿器的过滤器,泵机组,水 箱,控制箱安装在车间或机房内,喷雾系统(喷嘴,管 道)等安装在车间顶部的一种等焓加湿方式.这种加湿 方式是将自来水经加湿器主机增压并通过超细过滤 后,经过特制的喷嘴雾化高速喷出,形成5,10/an的 水雾粒子,与流动的空气进行热湿交换,吸收空气中的 热量,汽化,蒸发,使空气的湿度增加,实现对空气的加 湿处理,同时起到降温控制粉尘的作用.高压喷雾加湿 的时速已达100kmih左右,车速越快,阻力越大,升力 也就随着增大,其上升气流就会将汽车托起,减少车轮 与地面附着力,使汽车飘浮,稳定性变差,易发生交通 事故. 汽车尾翼的作用,就是在汽车高速行驶时,使空气 阻力形成一个向下的压力,尽量抵消升力,有效控制气 流下压力,使风阻系数相应减小,而不是前面例题所解 答的那样是为了提供一个向上的升力,故上题四个选 项中没有正确 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 . 目前,世界各国汽车制造厂商相继致力于研究开 发汽车风阻的新技术,一个更趋合理,完美,科学的尾 翼时代正降临于世.过去我国在轿车使用中比较忽视 一 52一 尾翼的安装,这是由于当时车速不高,尾翼减阻,省油 作用不十分明显.但是近几年,随着我国大批高速公路 和许多大中城市高架路,高等级道路的建设及投入使 用,车速有了较大的提高,汽车尾翼的作用显得越来越 重要.以排气量为1.8L的一般轿车为例,如果装上尾 翼,空气阻力系数降低20%,在一般道路上行驶,耗油 量减少或许不明显.如果在高速公路上,以120km/h 的速度行驶,则能省油14%,此时汽车尾翼的作用就 很明显了一个根据车身的宽度,经过精确计算制作而 成的尾翼,不但能使车辆在高速行驶时更加稳定和安 全可靠,而且能减少汽车在行驶中的空气阻力和提高 车速,节省油耗.(收稿日期:2006—03—17)