汽车尾翼的物理学原理以及种类

现代汽车的物理原理作者：马斯萌来源：《青年时代》2017年第03期摘要：汽车作为一种常见的交通工具，与我们的生活密切相关。

汽车的普及为人类节省时间，提高工作效率，方便出游，丰富生活，促进经济的发展。

汽车虽然与我们的距离很近，司空见惯。

但我们对它却又不甚了解，其实汽车的构造来源于生活，却又高于生活，汽车的工作原理来源于物理，却又不限于物理。

本文主要对四冲程发动机原理的解释及对其热损的探究和对扰流板的介绍及其对于现代汽车的必要性。

关键词：物理；汽车；内燃机；扰流板自1885年德国人卡尔.本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车，为现代汽车奠定基本雏形以来，“汽车”作为第二次工业革命最伟大的成果之一，凭借其优异于马车、电动车的性能及其广阔的发展前景，一直为历代机械发烧友所追捧并日趋平民化、大众化，逐渐走入我们日常的生活。

我们可将其视为一个运输工具、一种财富象征，亦可把它看作一件集各项科技成就于一体的艺术品，一个饱含物理原理的宝库。

一、现代家用轿车四冲程发动机原理的解释及对其热损的探究当我们谈到一款车时，不可避免地要对其动力部分探讨一番，但我们对动力组成的核心——发动机又了解多少呢？现代家用轿车的引擎属于内燃机的一种，与其相对的是外燃机，由燃料的燃烧做功位置而区分。

通过燃料不同可分为汽油机、柴油机等等，依照做功过程又分为双冲程、四冲程，本次我们只探讨四冲程汽油内燃机主要组成部件和工作原理。

现代家用轿车大多使用的四冲程发动机，最早由“德国著名发明家奥古斯特.奥托所设计制造，故四冲程引擎做功过程又称“奥托循环”。

所谓四冲程则是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

连杆与火花塞在气缸内每向上或向下运动一次叫作一个冲程。

顾名思义，吸气冲程时进气门打开，排气门关闭，轮轴带动去曲轴转动，曲轴又使得连杆和活塞向下运动，气缸内体积减小，由波马定律PV=C（T恒定）可得：P根据开尔文对热力学第二定律的表述：“不可能从单一热库吸收热量，使之完成功而不产生其他影响”，任何热机都会有能量损失，只是其损失量大小和损失途径不同而已。

汽车安装尾翼有学问三种尾翼性能各不同
安装尾翼如今成了年轻车主彰显时尚个性的一种方式，安装大气美观的尾翼可以提高车辆的行驶稳定性，然而貌似简单的尾翼安装也有一定的学问。

现在市场上尾翼的种类较多，价格在200元-1500元之间，常见的尾翼有以下三种：
（1）玻璃钢尾翼：这类尾翼造型多样，有鸭舌状的、机翼状的，也有直板式的，比较好做造型，不过玻璃钢材质比较脆，韧性和刚性都不大，价格比较便宜。

（2）铝合金尾翼：这类尾翼导流和散热效果不错，而且价格适中，不过重量要比其他材质的尾翼稍重些。

（3）碳纤维尾翼：碳纤维尾翼刚性和耐久性都非常好，不仅重量轻而且也是最美观的一种尾翼，现在广泛被F1赛车采用，不过价格比较昂贵。

安装尾翼除了美观外，更大的作用是高速行驶时可以为车辆提供必要的稳定性。

尤其对大功率的车来说，在高速过弯或通过复杂路段时，尾翼可以起到一定的平衡作用。

但安装尾翼也有缺点，即在城市路况行驶会增加油耗。

我们知道，汽车表面的凸出物越少，线条越流畅风阻越小。

增加的尾翼毫无疑问会增大风阻，由于大多数轿车以城市道路行驶为主，车辆根本达不到尾翼能够发挥作用的时速，这样体积越大，低速阻力就越大，再加上车身整体重量的增加，也势必会导致油耗的上升。

尾翼的基本设计尾翼和扰流器的诞生正是要解决气流和浮升力的问题。

我们见到过的尾翼可谓五花八门、千奇百怪。

不过它们却有着相同的特点：表面狭窄、水平面离开车身安装（如果尾翼紧贴在车身安装，如果它不仅仅起到装饰作用，便只有扰流器般的作用，这两者是不同的。

）尾翼的主要作用是增加下压力，所以尾翼的外形必须像倒置的机翼才行，这样的设计会使流经尾翼下端的气流的速度较流经尾翼上端的来得高，从而产生下压力。

还有一种产生下压力的方法是将尾翼前端微微向下倾斜，虽然这种设计会比水平式的尾翼产生更大的空气拉力，但是在调节下压力大小的方面却较有弹性。

WING和SPOILER的分别尾翼和车尾扰流器的分别是后者与车尾连为一体，或者干脆就是车身整体设计的一部分。

车尾扰流器其实也可以用来制造下压力，但是常见的功能扔是减少浮升力和气流拉力。

掀背车的尾扰流器集结了大量的空气于扰流器的前方，目的是分隔车尾的气流，从而降低浮升力。

后扰流器也可以令气流更顺畅的流经车尾，避免气流长时间的徘徊或紧贴在车尾上，如此一来便可以减少空气拉力，同时也可以减低导致浮升力的车底气压。

所以，有很多车书喜欢统称车尾上的凸出物为尾翼是很不专业的行为，比如普通版的911那个可以自动升降的东西该被称为扰流器，而GT2上的那个才是货真价实的尾翼。

一般来说，欧洲的车厂比较注重汽车的美学设计，同时也很在意SPORTS SEDAN和RACING EDITION之间的分别。

所以，欧洲的车厂比较忌用尾翼，而日本的车厂则将尾翼作为卖点推给顾客，从这种分别中也可以轻易的体会出不同国家造车哲学的不同。

尾翼和扰流器的简史早在上世纪30年代，各大车厂已经开始致力于降低气流拉力，而对于浮升力的研究，各车厂大致要到60年代才开始关注。

FERRAR的赛车手RICHIE GINTHER于1961年发明了能产生下压力的车尾扰流器，他也因此闻名于世。

随后的FERRARI战车也都使用此项设计。

而第一部使用前扰流器（俗称气霸）的汽车应该是大名鼎鼎的FORD GT40。

汽车改装尾翼提升尾部视觉效果在汽车改装的世界里，尾翼的加装是一项能够显著提升车辆尾部视觉效果的改装方式。

对于许多汽车爱好者来说，这不仅仅是一种外观上的装饰，更是一种个性和风格的表达。

尾翼，这个看似简单的部件，却蕴含着不少的学问。

从空气动力学的角度来看，它的存在并非仅仅为了美观，更有着实际的功能。

当车辆在高速行驶时，空气会在车身周围流动，产生升力和阻力。

尾翼的设计就是为了改变气流的方向和速度，从而增加车辆的下压力，提高行驶的稳定性。

但对于普通道路驾驶来说，这种功能可能并不那么明显，更多的还是在于视觉效果的提升。

从视觉效果的角度来说，尾翼能够为汽车尾部增添一份独特的魅力。

不同类型和款式的尾翼可以营造出截然不同的风格。

比如，一些小型的鸭尾式尾翼，线条流畅，给人一种精致而低调的感觉，适合那些追求简约但又想突出个性的车主。

而大型的赛车风格尾翼，则充满了激情和动感，让人一眼就能感受到车辆的高性能气息。

尾翼的材质也是影响视觉效果的一个重要因素。

常见的有碳纤维材质，其独特的纹理和光泽，使尾翼看起来更加高端和科技感十足。

还有塑料材质，经过特殊处理和喷漆后，也能达到不错的视觉效果，并且在成本上相对较为亲民。

在选择尾翼时，要充分考虑车辆的整体风格和个人的喜好。

如果车辆本身是优雅的轿车，那么一个过于夸张的尾翼可能会显得格格不入；相反，如果是运动型的跑车，配上一个小巧的尾翼则可能无法充分展现其强大的性能。

此外，尾翼的颜色也需要与车身颜色相协调。

经典的黑色或与车身同色的尾翼往往能够更好地融入整体设计，而一些鲜艳的颜色，如红色、蓝色等，则可以起到画龙点睛的作用，让车辆在众多车流中脱颖而出。

安装尾翼也并非一件简单的事情。

首先，要确保选择的尾翼与车辆的型号和尺寸相匹配，否则不仅无法达到理想的视觉效果，还可能影响车辆的行驶性能。

安装过程需要专业的技术和工具，如果安装不当，可能会导致尾翼松动甚至脱落，给行车安全带来隐患。

另外，需要注意的是，在一些地区，汽车改装需要符合相关的法律法规。

方程式赛车尾翼优化设计方程式赛车尾翼在赛车设计中具有至关重要的作用，它能够提供额外的下压力，提高赛车的稳定性和抓地力。

尾翼优化设计是一项相对复杂的任务，需要考虑多个因素，包括流体力学、材料科学、空气动力学等。

在本文中，将对方程式赛车尾翼优化设计进行详细讨论。

首先，要优化方程式赛车尾翼的设计，需要理解尾翼的基本原理和作用。

尾翼通过改变赛车周围流动空气的速度和方向，产生向下的气流压力，从而提供额外的下压力。

下压力可以增加赛车的黏着力，使赛车更好地贴近地面，提高转弯时的稳定性和抓地力。

其次，尾翼的设计应考虑赛车的总体气动性能。

要在赛车的前后轮之间平衡下压力的分布，可以通过调整尾翼的形状、角度和位置来实现。

一般来说，尾翼的角度越大，产生的下压力越大，但也会增加阻力。

因此，在尾翼设计中需要在产生足够的下压力的同时尽量减小阻力。

此外，还需要考虑尾翼的高度、宽度等参数，以保持赛车的整体平衡性和稳定性。

另外，尾翼的材料选择也对其性能有很大影响。

常用的尾翼材料包括纤维增强塑料（FRP）、碳纤维复合材料等。

这些材料具有优良的强度和刚度，同时又相对轻量化，可以减小整个尾翼系统的质量，并提高赛车的加速性能。

在进行尾翼优化设计时，需要借助计算流体力学（CFD）模拟和实际试验。

CFD模拟可以对尾翼的气动性能进行预测和优化。

通过在计算模型中设定不同的尾翼参数，可以模拟不同工况下的气流分布和下压力分布。

根据模拟结果，可以选择最佳的尾翼设计方案，并进行实际试验验证。

此外，尾翼优化设计还需要考虑赛车的运行工况。

不同赛道、不同气候条件下，对尾翼气动性能的要求也会有所不同。

在进行尾翼设计时，需要对赛车运行工况进行全面的分析，包括车速、弯角、风向等参数。

通过对这些参数的综合考虑，可以制定出更加合理和有效的尾翼设计方案。

总之，方程式赛车尾翼的优化设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑多个因素，包括流体力学、材料科学等。

通过综合运用计算流体力学模拟和实际试验，并结合赛车运行工况的分析，可以得出合理和高效的尾翼设计方案，为赛车的性能提升提供保障。

汽车尾翼改装的设计和美学汽车尾翼是改装爱好者们对现有车型进行设计和美学改造的重要元件之一，其外观和设计风格既能够满足个人美学的需求，也能够增强车辆的驾驶稳定性和动态性能，成为改装车型的重要亮点之一。

本文将从设计和美学的角度出发，探讨汽车尾翼改装的重要性，设计风格和美学原则。

一、改装车型的重要组成部分汽车尾翼作为改装车型中重要的元素之一，是为了增加车辆的驾驶稳定性和动态性能而改装的。

尾翼的本质原理是通过改变车辆的气流动力学，减少气流阻力，使得车辆在高速行驶时具有更稳定的操作性和产生更大的下压力，即增加行驶的稳定性。

尾翼的外观设计不仅是改装车型的重要组成部分，也是改装车型的亮点之一。

而不同的样式尾翼能够带来不同的风格感，外观也会因此而产生变化。

因此，尾翼改装不仅是为了性能的提升和稳定性，更是为了增加车辆的个性化和美学价值。

二、尾翼的设计风格尾翼的设计风格多种多样，每个品牌或型号都各有不同，可供选择的种类也非常丰富。

最常见的也是最经典的尾翼样式包括以下四种：一. 常规型常规型的汽车尾翼外观设计简洁、大气，并没有太多的花俏和装饰，但是这种简单、实用的设计使得尾翼更加稳定，适合日常驾驶和赛场上的应用。

二. 鈎型鈎型尾翼的设计基本上就像勾子一样，其外观独特，以钩型外观或类似勾子的形式出现。

这种风格的设计在一些高性能赛车上非常常见，因为它能够增加产生下压力和转向稳定性。

三. 刃型刃型尾翼设计极为锋利，整体感极强。

这种风格的尾翼不仅增加了车辆运动性能，还能让车辆看起来更加动感。

四. 鱼形鱼形的设计风格既不像传统的常规型尾翼，又不像常规型尾翼一样太过于独特。

其所呈现出来的造型既独特又不失优雅，让车辆看起来更耀眼。

三、尾翼的美学原则汽车尾翼设计的美学原则和普通设计领域的美学原则大体相同，但是在汽车尾翼设计上，更需要考虑到其驾驶性能和气动学原则。

因此，在设计尾翼时应该考虑以下几个因素。

1. 风阻系数由于尾翼是将流体动力学转化为机械动力学的元件，所以在尾翼设计的时候必须考虑其风阻系数。

2023年汽车原厂尾翼标准一、尾翼设计的总体趋势随着汽车技术的进步和消费者对车辆性能、外观的日益关注，尾翼设计已成为汽车设计中的重要组成部分。

二、尾翼的空气动力学性能尾翼作为空气动力学设计的一部分，主要目的是提高车辆的稳定性和减少空气阻力。

通过优化尾翼的形状、尺寸和安装位置，可以实现这一目标。

同时，尾翼的设计还需要考虑车辆的整体性能和行驶状态，以确保在各种条件下都能发挥最佳效果。

三、尾翼与燃油经济性的关系随着环保意识的提高和燃油价格的上涨，燃油经济性已成为消费者购买汽车时考虑的重要因素之一。

尾翼的设计对车辆的燃油经济性有着直接的影响。

通过减小尾翼的尺寸和采用更流线型的设计，可以降低车辆的风阻系数，从而提高燃油经济性。

四、尾翼的材质和制造工艺尾翼的材质和制造工艺也是影响其性能的重要因素。

现代汽车尾翼通常采用轻质、高强度的复合材料制造，如碳纤维、玻璃钢等。

这些材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，可以有效提高尾翼的性能和寿命。

同时，先进的制造工艺如注塑成型、真空吸塑等也被广泛应用于尾翼的生产中，以提高生产效率和降低成本。

五、尾翼的合法性和安全性根据最新的汽车尾翼新规，车辆改装尾翼属于违法行为。

这意味着消费者在购买汽车时只能选择符合原厂标准的尾翼。

原厂尾翼在设计时经过了严格的测试和验证，确保其符合相关的法律法规和安全标准。

因此，消费者在购买尾翼时应选择正规渠道和知名品牌，以确保其合法性和安全性。

六、尾翼与车辆整体风格的协调尾翼作为汽车外观的一部分，需要与车辆的整体风格相协调。

现代汽车设计注重个性化和时尚感，因此尾翼的设计也需要与时俱进。

汽车制造商通常会根据车型的定位和目标消费者的喜好来设计尾翼的形状、尺寸和颜色等，以使其与车身线条和整体风格相协调。

七、尾翼的后期维护和保养尾翼作为暴露在外的汽车零部件，容易受到风吹日晒、雨淋等自然因素的影响而老化或损坏。

因此，消费者在使用过程中应注意对尾翼的维护和保养。

汽车中的物理知识轮胎--摩擦力轮胎材料--材料物理学外层喷漆--材料物理学内燃机活塞--简谐运动燃料--燃烧值外壳形状--空气动力学车灯--光学详细的介绍一下汽车中的物理知识随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，现代生活中最重要的交通运输工具――汽车，与我们的生活走得越来越近了。

在与它频繁的接触中，仔细观察加上认真的思考，我们会发觉：在汽车的设计和使用中几乎涉及到了初中物理知识体系中的方方面面，本文试图引导读者从以下角度，在乘坐汽车的过程中注意体会，也许会有更多新的，意想不到的收获！一、力学方面1、汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。

2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反）4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡5、汽车拐弯时：①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性6、汽车急刹车（减速）时，①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向车行方向倾倒――惯性;③司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因10、交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这样可以防止惯性的危害；②严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速——防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸11、简单机械的应用：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，②调速杆，自动开关门装置是杠杆12、汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力13、关于速度路程，时间的计算问题；参照物与运动状态的描述问题14、认识限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义二、声学方面1、汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除（发动机上装配消音器）――这是在声源处减弱噪声2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树――可以在传播过程中减弱噪声3、喇叭发声：电能――机械能三、热学方面1、汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功2、发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容大3、冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水――防止热胀冷缩的危害4、小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结5、刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，会闻到浓浓的汽油味——扩散现象6、空调车车窗玻璃设计成双层的――防止传热7、环保汽车使用气体燃料，可减小对大气的污染四、电学方面1、汽车的发动机常用低压电动机起动：电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的，工作时把电能转化为机械能。

汽车随动尾翼行进提升机理与调控作用研究【摘要】在人类的工业化进程中，车辆在我们的现代生活中变得日益突出。

随着汽车的问世，一百多年的发展，汽车技术不断进步，车辆的速度、品种、数量都在不断增加。

随着我国汽车工业的迅速发展，汽车业也面临着许多问题。

车速的增加会使车辆在行驶过程中受到的阻力和提升力急剧增加。

随着世界上小轿车数量的快速增长，造成了大量的能源和环境问题。

同时，过大的升力导致汽车行车时的操作稳定性下降，从而使车辆在行驶过程中出现“发飘”、“失稳”等问题，严重地威胁着车辆的行驶安全。

针对车辆速度增大所引起的各种问题，本论文主要对汽车随动尾翼行进提升机理与调控作用进行了探讨。

关键词：升力控制，前后对称尾翼，迎角，随动尾翼0.引言当前，我国的汽车最大时速已达200km/h。

在车辆速度持续增加的今天，车辆的“发飘”和“失稳”问题已经成为人们普遍关心的问题，尤其是在轻型技术的发展与推广下，车辆自身重量的降低使得以前由汽车自重抵消升力的效果越来越小。

通过对风道的试验，发现在时速100km/h的情况下，轮胎与地板的粘合能力会降低1/10；在时速150km的情况下，轮胎与地板的粘合能力会降低1/4；当车辆时速达到200km时，轮胎与地板的粘合程度会降低一半。

多年以来人们不断的在汽车上增加气动附件来减少车身的气动升力系数以提高汽车高速时的操纵稳定性，比如前后负升力翼、前阻流板、后扰流器等等。

把车辆的前部和后部的高度、车身与地板之间的间距等都能使气流在高速运动中向下施加一个向下的压力，从而减小车辆的升力。

1.汽车随动尾翼行进提升机理为了满足人们对汽车气动阻力系数越来越低的要求，车辆的外形也逐渐变得更加流畅，但这也使得车辆在高速行驶时对侧面气流的反应更加灵敏。

并且轻量化的趋势也使气动升力对汽车操纵稳定性的影响越来越大。

升力对汽车的操控性有很大的作用，其结果是：由于升力太大，导致了车轮对地面的承受能力下降，从而导致车辆的横向最大附着能力和侧偏刚度降低。