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性能车，为什么都装尾翼？

2021年02月19日 12:32:05

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来源：萝卜报告

对于吃瓜群众来说，判断一台车性能的好坏，基本采用的都是“车标法”，比如保时捷、兰博基尼、法拉利的赛道性能就一定比其他品牌更好。而对于真正的Petrol Head（车迷）来说，只有“大尾翼、合金轮圈、跑车方向盘才叫车嘛！”（此金句源自头文字D）

不可否认，这句话说的确实在理，因为“大尾翼”的确是判断一台车赛道操控性能的核心要素之一。这主要是因为“大尾翼”能够召唤出大自然的神秘力量，来帮助车辆提高弯道速度！而这个神秘力量就是“下压力”！那我们究竟该如何提高下压力？下压力跟车身重量之间又有什么直接关系吗？答案尽在本文！

简单来说，下压力就是空气在高速通过车辆翼片后带来的额外重量。而这股额外重量，又会对轮胎形成额外的压力，致使轮胎与地面之间的压强变大，进而增加轮胎与地面之间的咬合力度。也正因如此，车辆的时速会直接决定下压力的大小。

通常情况下，在形容下压力大小时都会直接使用重量单位，比如目前的F1赛车在300km/h左右时速下，下压力大约为2.5吨。考虑到目前F1的最低车重为746kg，所以从理论上来说，F1赛车速度起来后是可以轻松行驶在“屋顶”上的。

既然下压力就是利用气流产生的额外重量来帮助车辆通过弯道，那是不是增加车重也能提升车辆的操控呢？可在现实生活中，明明是越轻的车操控越好呀！这究竟是为什么呢？

我知道肯定有不少人会有这样的疑问，甚至就连某些汽车媒体老师都认为车重可以带来更好的下压力（如上图）。可显而易见的是，这种逻辑是完全错误的！那么同样是“额外”的重量，为什么下压力就能对弯道操控起到正面效果，而车重就只会拖累车辆的操控表现呢？

这是因为有重量的物体，就会拥有惯性。比如上图中，小车在撞墙后就完全停住了，但车内的长颈鹿却因为还具有向前移动的惯性，没能停止向前移动。这便导致长颈鹿的脖子会在车辆撞墙时前倾。可以想象的是，长颈鹿的脑袋越重，那么在车辆撞墙的那一刻，脖子向前倾斜的角度也就越大。这其实与我们急刹车时，身体会向前冲是一样的，都是受到了惯性的影响。

实际上，除了车内的人或物会受到惯性作用外，其实车辆自身的重量同样会受到惯性的影响，这也就是赛车界常说的“重量转移”。当车辆加速时，车身大部分重量会向后移动，增加后轮的压强；在刹车时，车身重量则会向前移动，增加前轮的压强。所以可以想象的是，在拐弯过程中，车身的重量则会向弯道的反方向移动，从而增加车辆外侧车轮的压强。

但问题是，车辆在拐弯时，即使轮胎已经改变了方向，可绝大部分重量还是会继续向前移动。此时，更大的车重势必会带来更多继续前移的重量，那车辆势必就更难快速完成拐弯的动作。由此可见，车辆越重，向前移动的重量就会越多，车辆的操控性自然也就越差。

此时反观下压力，由于它是由翼片撞风所形成的力，所以这股“额外”的重量是没有任何惯性的，是可以在没有任何负面影响的前提下，提升轮胎与地面之间压强的。所以，采用超轻车身+高下压力便成为了提高车辆过弯极限的最佳方案，这也是目前F1赛车的核心竞争力！

要想弄明白下压力是如何产生的，咱们只需搞明白上百吨的飞机是如何起飞的就行了。在这里一直存在着一个误区，就是飞机之所以能飞起来，其实并不是利用翼片角度“撞击”空气所产生的反作用力实现的。而是利用翼片上下端空气流速的不同，进而产生的压差起飞的。

众所周知，空气流速越快，其产生的压强也就越小，甚至还会产生能将东西吸起来的负压。反之流速越慢，相对的气压也就越大。而飞机起飞就是利用了这种特性，将机翼设计成上方空气流速更快，下方空气流速更慢的造型。最终使机翼上方的空气具有向上吸附的能力，同时下方产生的“高气压”也会向机翼上方的低气压区域移动，从而产生升力。

而在飞机起飞过程中，由于空气划过机翼的速度还不够快，所以还需要释放飞机的襟翼（红框部分），让机翼尾部产生攻角（翼片撞击空气的角度），从而加大当前时速下机翼上下端的流速差，帮助飞机离开地面。

而对于汽车来说，目前绝大部分能够产生下压力的车型，都是通过刚刚飞机机翼“倒装”的原理实现的。也就是使翼片上方变得流速慢、压强大，翼片下方变得流速快、压强小，从而产生下压力。不过，由于汽车的速度要比飞机慢得多，所以通常情况下汽车的翼片需要加上一定的攻角来加大空气流速差。

虽然说给车辆翼片加大攻角也能提升下压力，但这种做法的副作用是会增加阻力，不如完全利用翼片流速差的方法效果好。与此同时，没有攻角的话，空气通过翼片后的气流也会更加干净，不会产生过多的乱流，从而干扰到其它空力套件的工作效率。这也给了我们一个启示，就是不能单凭攻角的角度来判断一台车的下压力大小。

目前来看，一台车的下压力主要由三方面构成，它们分别是前翼、尾翼和尾部扩散器。其中车辆的前翼（前铲）更多是用来提高前轮的下压力。同时，由于前翼是车辆最先与空气接触的地方，所以前翼还会起到疏导气流，进而给后方引擎散热、进气，同时让后面翼片产生下压力的作用。因为前翼的角度不会太大，外加作用是疏导气流，不会产生真空区，所以前翼并不会对车辆的极速产生太大影响。

而尾翼的作用自然就是提高车辆尾部的下压力了。虽说更大的车尾下压力，会让车辆在弯中更趋向于稳定。但如果后尾翼角度过大的话，就会出现严重的推头现象，并且影响到车辆的极速。

其中，会导致推头是因为后尾翼角度越大，车尾的下压力也就越大，车辆前轮的抓地力也就会相对减少，最终便会引发推头。而极速降低，则是因为尾翼是车辆最后接触到空气的部件，后方并没有能继续承载空气的载体，所以气流通过尾翼后会产生具有吸力的“真空区”，进而增加车辆向前的行驶阻力。要知道的是，尾翼角度越大、车速越高，“真空区”的吸力也就会越大，极速也就越低。

最后要说的“尾部扩散器”，虽然名字中有“尾部”两个字，但事实上，尾部扩散器是一个贯穿整个车身的系统。通常从车身中部开始平整车底，并向后方疏导气流。通常情况下，级别越高的车型，尾部扩散器的起点就会越靠前，车底也就越平整。而之所以采用平整的车底，是因为越平整的车底，气流通过的速度也就越快，那么根据流速高压强小的定律，此时车底与地面之间的气压就会降低，进而产生将车辆吸附在地面的效果，也就是变向的下压力。而尾部扩散器的作用，就是通过车底预设好的通道快速将车底的空气排出，从而提高车底空气的流通效率。

既然由翼片撞风产生的下压力益处多多，那我们能否通过无止境的增加下压力，来提升人类汽车运动的圈速上限呢？首先给出答案：不行！至于为什么，请继续往下看！

对于飞机来说，机翼的尺寸越大，飞机的升力也就越大。所以对于将飞机翅膀“倒装”的赛车而言，如果安装尺寸更大的空力套件，下压力理应也会更大。但很可惜的是，赛车空力套件的尺寸大小与下压力之间并不是等效关系。换而言之，当空力套件尺寸大到一定地步后，下压力的变化就没有那么明显了。更何况，大尺寸翼片所带来的额外阻力、车身重量、车身宽度，也需要更大、更重的大马力发动机来克服。

除了空力套件尺寸无法等效提升下压力水平外，攻角（翼片的角度）同样也不能等比例提升车辆的下压力。这一点与飞机在大攻角下会失速十分相似。虽然更大的攻角可以显著提高空气对于车辆的下压力，但当角度大到一定程度后，空气就会像撞墙一般大幅降低流速，这时翼片所产生的下压力甚至还不如小攻角的状态。正因如此，一般赛车的翼片攻角都会设定的很小。

当车辆下压力大幅提升后，那车辆轮胎在弯道中所承受的横向G值肯定也会增大，这对于胎壁、胎面的耐受能力无疑是巨大的考验。这也意味着，哪怕下压力可以做到无限大，但以目前的轮胎技术来看，它们也将很快遇到瓶颈。

虽然下压力可以称得上是大自然的恩赐，但对于我们日常代步的家用车来说，下压力离我们还是太过遥远。首要原因便是这些能产生下压力的部件确实很难达到上路的标准。随着汽车碰撞法规越来越在乎车外人员的安全，像是大号的立标、跳灯都早已埋进了历史的坟墓。可想而知，锋利且裸露在外的空气动力学套件，自然无法通过如今苛刻的碰撞法规。

此外，要想使车底在高速行驶时建立真正的负压，从而将车辆吸附在地面上，除了需要尾部的扩散器以及保证车底的平整度外，其实对于车辆的离地间隙也有着很大的要求。通常来说，离地间隙越低，空气流速也就越快，所产生的吸附力也就越大。可对于咱们日常代步的家用车而言，过低的底盘高度显然是无法兼顾日常买菜的，那下压力自然也就无从谈起。

最终，那些使用场景在马路上的性能车，它们空气动力学套件存在的意义，其实更多是为了在高速行驶时，利用下压力来降低车辆的举升力，而非提升车辆的操控。毕竟像思域Type-R那样夸张的空气动力学套件，最终产生的下压力也不过66公斤而已，并不能对车辆的高速操控性带来太多帮助。

此外，在超高速情况下利用下压力过弯的情景，在日常道路中更是不存在的。如果你看过Top Gear第九季鼹鼠试驾雷诺F1赛车那集肯定就会明白，过快的过弯速度是会把人“吓尿”的，但如果放慢车速，那下压力又不足以让车辆通过弯道。这显然不是一般驾驶者能在公共道路上做出的事情，所以下压力根本不会对日常操控起到任何帮助。

最后，下压力对车重也有着很高的要求。这主要是因为车辆越重，向前的惯量也就越大，那么对于帮助车辆入弯的下压力需求也就越高。所以通常情况下，具有下压力的车型普遍不会太重，那车辆的内部舒适性配置自然也就不会太高了。而这一点与追求配置丰富程度的日常代步车显然是相违背的。综上所述，家用车基本就与空力套件所产生的下压力无缘了。