[发明专利]一种基于升力线理论的方程式赛车前翼

说明书

本发明公开了一种基于升力线理论的方程式赛车前翼，包括主翼和增升扰流装置，所述增升扰流装置包括两个增升扰流单元，所述增升扰流单元包括端板、三级襟翼、二级襟翼、第一固定板和第二固定板，所述端板固定连接在主翼的一端，第一固定板和第二固定板固定连接在主翼的一侧，第一固定板位于端板和第二固定板之间；二级襟翼固定连接在端板和第一固定板之间，三级襟翼固定连接在第一固定板和第二固定板之间；两个增升扰流单元沿主翼中心线，对称布设在主翼的两侧。该赛车前翼具有高升阻比，且能有效导流。

技术领域

本发明属于赛车空气动力学技术领域，具体来说，涉及一种基于升力线理论的方程式赛车前翼。

背景技术

方程式赛车的前翼安装在整个赛车的最前部，由主体翼面结构和许多附加结构组成，最前端的水平翼片称为主翼，其后上方有攻角的倾斜翼片称为襟翼或副翼。从翼型的原理可知，有主翼和襟翼就能够产生下压力，但方程式赛车的前翼却并非这种简单结构。

大学生方程式赛车比赛中，赛车的百公里加速度在4秒左右，动态项目中操控性测试以及8字绕环测试要求赛车在弯道时拥有充足的抓地力。在合理的整车布局条件下，为了提高赛车弯道极速，还需获得气动负升力，保证轮胎抓住赛道。大学生方程式赛车的前翼产生用于平衡整车的下压力，增大前轮的抓地力的同时对来流进行疏导。方程式赛车的前轮因暴露在外，巨大的空气阻力有抬起前轮的趋势，不利于赛车过弯，因此前翼造型在保证下压力的同时需考虑前轮与整车的流场。

2021年规则规定，前轮中轴线以前和通过轮心高度处的前轮轮胎最内侧以外围成的区域不得高于地面以上250mm处。这条规则限定了今年的赛车不能像往年一样通过简单地在外侧使用多层襟翼遮挡轮胎从而阻止气流抬升轮胎。大部分的赛车会选择在展向的外侧加装襟翼，通过弦长较长的直主翼获得较大下压力，但是这样设计的前翼风阻较大，主翼外侧受到的载荷较大导致车体高速行驶时若受到路面激振前翼变形较大，前翼升阻比较低，并且一般的前翼无法起到导流作用，无法使其后方的气动套件效率升高。

发明内容

技术问题：本发明旨在解决上述方程式赛车前翼存在的问题，提供一种基于升力线理论的方程式赛车前翼，具有高升阻比，且能有效导流。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下的技术方案：

一种基于升力线理论的方程式赛车前翼，包括主翼和增升扰流装置，所述增升扰流装置包括两个增升扰流单元，所述增升扰流单元包括端板、三级襟翼、二级襟翼、第一固定板和第二固定板，所述端板固定连接在主翼的一端，第一固定板和第二固定板固定连接在主翼的一侧，第一固定板位于端板和第二固定板之间；二级襟翼固定连接在端板和第一固定板之间，三级襟翼固定连接在第一固定板和第二固定板之间；两个增升扰流单元沿主翼中心线，对称布设在主翼的两侧。

优选的，所述主翼使用Wortmann FX 74-CL5-140 Modified高升力翼型，靠近主翼中间的翼型攻角为正攻角，靠近主翼两端的翼型攻角为负攻角，从而在主翼上形成椭圆形环量分布，主翼翼型沿展向的攻角分布为-2°～4.39°。

优选的，所述三级襟翼包括从下向上依次、且错位布设的内侧一级襟翼、内侧二级襟翼和内侧三级襟翼；内侧一级襟翼和内侧二级襟翼之间，以及内侧二级襟翼和内侧三级襟翼之间分别形成内通道；内侧一级襟翼、内侧二级襟翼和内侧三级襟翼形成内合成翼型。

优选的，所述二级襟翼包括从下向上依次、且错位布设的外侧一级襟翼和外侧二级襟翼，外侧一级襟翼和外侧二级襟翼之间形成外通道；外侧一级襟翼和外侧二级襟翼形成外合成翼型。

优选的，所述内合成翼型的弯度大于外合成翼型的弯度。

优选的，所述内通道的宽度大于外通道的宽度。