機車知識科普:MotoGP小翼是什麼?小翼如何使機車更快?

西門町拓海 2022/11/17 檢舉 我要評論

去年是機車空氣力學設計大爆發的一年,很多源自于MotoGP的空氣力學技術,被廣泛的應用到民用車型當中,其中最令人印象深刻的莫過于機車兩側的「小翼」,那麼這個裝置到底起到什麼作用,看下去你就知道了。

MotoGP賽車可以輕松達到300Km/h以上的強勁加速,以這種速度機車前部的風壓(空氣阻力)減輕了前輪胎的重量,削弱了前輪的抓地力,可能會導致不穩定,甚至導致前輪舉升。

防翹頭輪系統不能解決這個問題嗎?它通過降低功率保持輪胎的附著力,但是降低功率會減慢機車的速度,這對于賽車而言是不可取的。

為了解決高速不穩定和車輪舉升這兩個問題,2016年的賽車開始出現了整流罩,其前臉頰被細小的下壓力小翼所束縛。在飛機上,機翼產生升力以進行飛行,但是在機車上,倒置機翼產生了下壓力防止飛行,與飛機機翼的作用剛好相反。1978年,當邁克·鮑德溫(Mike Baldwin)騎著全油門的TZ750雅馬哈,在加拿大Mosport賽道上飛速前進,前輪上升得如此之快,以至于他不得不靠后剎車將其降落到地面。如今的MotoGP機車的功率是當初TZ750的兩倍以上,但重量僅僅增加了12%。所以他們需要下壓力,而不是像特技車那樣翹頭。

在過去,機車空氣動力學開發的唯一目的是減少阻力,從而盡最大可能提高極速,如今機車性能日新月異,「起飛」已經是不可避免的問題,所以增加下壓力是目前所有賽車廠都必須考慮的問題。

雖然小翼能夠解決下壓力的問題,但是有人發現小翼的翼梢有危險,有人稱之為「刀具」,所以一段時間當中很多賽事禁止使用這個裝置。一年后,FIM技術總監Danny Aldridge指出,他和制造商都不希望規則如此嚴格,以至于迫使所有整流罩看起來都一樣,因此規則再度被放寬,空氣力學小翼得以回歸賽道。

小翼的位置是在機車和騎手的前面,因為高阻力系數和湍流尾流,意味著尋找最佳的位置,以使小翼正常工作的最佳位置,離騎手越遠越好。

2016年的粗短小翼不再是刀,而是現在帶有端板或已開始圍繞整流罩的鼻子向后延伸。粗短的機翼效率低下,因為其上表面的高壓會從尖端溢出,并在尖端周圍卷曲成小翼下方的低壓,從而產生「尖端渦流」,會降低升力和下壓力,同時擾亂機車后方的空氣。

當時對使用中的小翼在320km/h(約40磅)時可能產生的下壓力進行了粗略估計。這足夠有用,但幾乎沒有決定性,從那以后,車手對它們的評論由「它們使轉彎變得更加困難」到「我認為有一定好處」迅速轉變,下壓力很有用,這幾乎是革命。

當空氣在移動的物體周圍流動時,它必須加速,因為圍繞物體的流動路徑比其長度更長。對于小翼而言,圍繞整流罩彎曲鼻部的這種加速流動是一個絕佳的選擇,因為產生升力的潛力在空速的平方上增加。

好像新概念正在應用于下壓力問題,即渦旋升力問題,在諸如F-16的飛機上,快速旋轉的渦流從機翼的向前延伸(稱為手套葉片)在機翼上來回流動。這樣的渦流在其核心處具有非常低的壓力(龍卷風只是危險的自然渦流),通過降低機翼上方的壓力,可以在高攻角(例如30度)下大致提升一倍。這種舉升并非免費的,它需要動力才能將有角度的機翼和渦旋系統推向空中。

安全方面的考慮限制了小翼的長度,因此設計人員增加了翼型的數量,形成了「層疊」的堆疊翼型,所有這些翼型都是通過將最大可能的空氣向上偏轉來產生下壓力。

以F1賽車為例,在下壓力產生中消耗了多達60%的發動機動力,剩下的40%用于克服賽車本身的阻力和滾動阻力。這就是下壓力的代價,這種代價的付出使此類車在非凡的G力作用下能夠如此快速地轉彎。在MotoGP機車上,馬力成本要低得多,因為下壓力的目標是不同的并且非常有限,且穩定性得到增強,并能夠以非常高的速度繼續加速。(這就是為什麼MotoGP賽車的最高時速比F1汽車更高的原因。)

電子助行器一直是機車行業的一大科技配置,通過添加一些電子芯片和彩色車把按鈕使騎手更興奮,比新的曲軸箱壓鑄模具便宜得多。

同樣,即使很少有買家會在道路上將車速提升至320km/h,在高端車型上增加笨拙且看起來神秘的小翼,也可能會朝著新的方向發展并引起人們的關注。堆疊技術似乎已經成了目前機車行業當中的攀比之風,越來越多的車友已經成為技術迷。未來將會有更多類似的賽車技術不引入到民用車型上,MotoGP小翼只是一個開始。

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