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为什么F1赛车都是趴在地上跑

一猫汽车网 2016-03-15 11:40:06

  对于热爱汽车运动的人,F1赛事一定是他们热衷的节目。但看到F1赛车后是否打个问号,F1赛车怎么长成这样子呢?和我们日常看到的汽车不同,F1赛车总是“趴”在路上,还有各式各样的奇怪设计,让我们捉摸不透。


  而事实上,每个设计都是为了让赛车跑得更快,操控得更好。就如类似剃须刀的前脸,巨大的尾翼,这些都是与空气动力学相关,而为什么选择“趴”在路上行驶,这个则与操控有着莫大的关系。


参考公式:F=mv*v/r(m代表质量,单位千克v代表速度,单位米每秒,r代表离心运动半径,单位米)


即F1×L1=F2×L2(动力×支点到动力作用线的距离=阻力×支点到阻力作用线的距离)

 


  这次,我们详细说说F1赛车为什么选择“趴”在路上的设计。事实上,这样的设计是为了降低重心。汽车的重心位置,主要是影响汽车在高速过弯时的安全性能,物体做圆周运动时,都有离心倾向,当汽车质量和转弯半径一定时,速度越高,离心作用越明显。离心力的作用点就是重心位置,轮胎与地面的接触点就是支点。 重心的离地高度就是力臂,根据杠杆原理,如果受力大小相等,力臂越大,所受的力矩就越大。当离心力矩大于重力力矩时,汽车就会侧翻。在离心力没有达到足以使汽车侧翻的情况下,它也会使汽车左右两侧的轮胎受力不相等。一侧轮胎受力增大,而另一侧轮胎受力减小,会严重影响汽车的操纵稳定性,甚至造成失控。所以,重心高的汽车,为了行驶安全,车速不会太高。(以上理科生可钻研,文科生可忽略)


  可以说,一辆车重心的高低对于车辆的操控十分关键。但是我们日常驾驶的汽车由于要应对不同路况,所以我们无法把家用车的底盘设计得很低,要不然,路面的坑较深、井盖突出太高或者路面有石头等物体时,汽车就无法通过,强行通过时会碰坏汽车底盘上的零件。

 


  而聪明的汽车工程师想了一个办法,它既有着家用车的离地间隙,确保通过性,也能有着和赛车一样的低重心效果,给驾驶者带来完美的操控体验,这就是水平对置发动机。


水平对置发动机是怎样工作的


  水平对置发动机的英文称为BOXER,因为水平对置发动机的汽缸分成左右两边,活塞作180度的对向运动,犹如拳击手出拳动作,因而称其为“拳击手”。这种发动机的特点是汽缸和活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动。较低的重心使活塞运动产生的横向震动容易被支架吸收。发动机的重量占了整车重量的很大一部分,较低的发动机重心也能有效降低整车重心,使车辆行驶稳定性更好。左右对称布置的活塞,由于相互作用力抵消,其运动平衡性变得更好。相对于直列式发动机,在曲轴方面也取消了配重设计,曲轴重量下降,有助于转速的提升。这种发动机非常适合在追求动力性能与操控性能的运动车型上使用。但由于较高的制造难度与成本,以及水平对置发动机较宽的缸体形状,对于发动机舱的布局相对复杂。目前世界上只有保时捷和斯巴鲁在使用这种形式的发动机。

 


水平对置发动机有什么优点

低重心:水平对置发动机的最大优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”,不仅降低了汽车的重心,较小的发动机体积还能让发动机舱设计得又扁又低,这些因素都能增强汽车的行驶稳定性和运动性。

 

低阻力:水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好,运行时的功率损耗也是最小,可以提供更强劲的输出功率与更加经济的油耗。

 

低振动:由于活塞曲轴在左右运动时产生的振动互相抵消,进而实现了低噪音、低震动。


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