一种方程式赛车变截面尾翼

1.本实用新型涉及汽车领域，特别涉及一种方程式赛车变截面尾翼。


背景技术：

2.对于fsae赛车而言，在比赛过程中需要有空气动力学套件来提供足够的下压力，从而为赛车在高速行驶的工况下提供绝大部分的轮胎附着力，使得赛车具有更高的过弯极限、更好的制动性能以及更优的姿态；在空气动力学套件发挥作用的过程中，赛车的尾翼结构为整车提供了约30％左右的下压力，并且由于其靠近后轮的安装位置，对于赛车尾部抓地力的影响更加不可忽视；因此充分提升尾翼的下压力水平，是赛车空气动力学套件设计的一个重要目标；由于赛事规则以及赛车设计等因素的影响，位于尾翼前方的主环、车手头枕以及车手头盔会对到达尾翼部分的气流造成较大的影响。其在赛车中部产生的乱流会影响传统的等截面尾翼，使其性能得不到充分的发挥；
3.fsae赛事下，国内各大队伍的设计方案主要有以下几种：
4.1.等截面尾翼：通过抬升尾翼结构中主翼的水平高度或者在y方向上后移主翼的位置来达到规避头部乱流的目的，这种方案会减小尾翼结构的设计空间，对设计有较高的要求；
5.2.尾翼结构的下部增加翼片：通过尾翼结构整体增加翼片来提升下压力的，从而抵消头部乱流造成的影响，这种方案对于赛车后舱的高度有较高的要求，需要赛车具有一个高集成且稳定的电池和电控系统；
6.3.小弧度或阶梯形的变截面尾翼：小弧度变截面主翼较小的截面变化范围不能很好地适配头枕乱流，在一定程度上依旧依赖尾翼整体的抬升；阶梯形的变截面不符合头枕造成乱流的整体形状，不能够充分利用尾部气流。
7.为此急需一种能够解决赛车尾部气流利用不充分的问题的技术方案。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种方程式赛车变截面尾翼，以解决现有变截面尾翼无法充分利用赛车尾部气流的问题。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种方程式赛车变截面尾翼，包括尾翼端板、变截面翼组和上梁翼；所述尾翼端板有两块，两所述尾翼端板对向安装，两所述尾翼端板的同一边角设有缺口，所述缺口向所述尾翼端板内延伸；所述变截面翼组和所述上梁翼安装于两块所述尾翼端板之间；所述变截面翼组的布置轨迹从所述缺口斜向延伸至所述尾翼端板的对角处；所述上梁翼安装于两所述尾翼端板的端角处，所述上梁翼的背风面与所述变截面翼组的迎风面相对。
10.在其中一个实施例中，所述变截面翼组包括变截面主翼、一级襟翼和二级襟翼；所述变截面主翼与所述缺口邻近布置；所述一级襟翼前缘与所述变截面主翼尾缘的迎风面相邻，所述一级襟翼的背风面与所述变截面主翼的迎风面相对，所述一级襟翼前缘具有攻角；
所述二级襟翼前缘与所述一级襟翼尾缘的迎风面相邻，所述二级襟翼的背风面与所述一级襟翼的迎风面相对，所述二级襟翼前缘具有攻角。
11.在其中一个实施例中，所述变截面主翼、所述一级襟翼和所述二级襟翼的截面均呈水滴状；所述变截面主翼、所述一级襟翼和所述二级襟翼的截面大小均由前缘至尾缘先逐渐增大后再逐渐缩小。
12.在其中一个实施例中，所述变截面主翼两端之间设有导流凸起。
13.在其中一个实施例中，所述导流凸起设于所述变截面主翼中部，以所述导流凸起高峰为中心的所述变截面主翼的两侧对称。
14.在其中一个实施例中，所述方程式赛车变截面尾翼还包括格尼襟翼；所述二级襟翼的尾缘垂直安装有所述格尼襟翼。
15.在其中一个实施例中，所述上梁翼前缘具有攻角，所述上梁翼的截面呈水滴状，所述上梁翼的截面由前缘至尾缘先逐渐增大后再逐渐缩小。
16.在其中一个实施例中，所述方程式赛车变截面尾翼还包括格尼襟翼；所述上梁翼的尾缘垂直安装有所述格尼襟翼。
17.在其中一个实施例中，所述方程式赛车变截面尾翼还包括多条保压条，所述缺口所在的端角两边之间设有倾斜的所述保压条；所述变截面翼组的背风面所对端角的两边均安装有所述保压条。
18.本实用新型的有益效果如下：
19.上梁翼的设置，可使方程式赛车变截面尾翼能够充分利用流经尾翼上部的气流；由于变截面主翼导流凸起的设定，可有效规避头枕气流，使得经过方程式赛车变截面尾翼的气流能够以较高的速度通过变截面翼组和上梁翼，同时保压条的设置可以令尾翼端板外侧的气流有一定程度的减速，保持了方程式赛车变截面尾翼下方一定的压力水平。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是方程式赛车变截面尾翼的轴测图；
22.图2是方程式赛车变截面尾翼的另一方向轴测图；
23.图3是方程式赛车变截面尾翼的正视图；
24.图4是方程式赛车变截面尾翼的正视剖面图。
25.附图标记如下：
26.1-尾翼端板；11-缺口；
27.2-变截面翼组；21-变截面主翼；211-导流凸起；22-一级襟翼；23-二级襟翼；
28.3-上梁翼；
29.4-保压条；
30.5-格尼襟翼。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
32.方程式赛车变截面尾翼的一个实施例如图1、图2和图4所示，包括尾翼端板1、变截面翼组2和上梁翼3；尾翼端板1有两块，两尾翼端板1对向安装，两尾翼端板1的同一边角设有缺口11，缺口11向尾翼端板1内延伸；变截面翼组2和上梁翼3安装于两块尾翼端板1之间；变截面翼组2的布置轨迹从缺口11斜向延伸至尾翼端板1的对角处；上梁翼3安装于两尾翼端板1的端角处，上梁翼3的背风面与变截面翼组2的迎风面相对。
33.进一步的，此实施例如图1和图4所示，变截面翼组2包括变截面主翼21、一级襟翼22和二级襟翼23；变截面主翼21与缺口11邻近布置；一级襟翼22前缘与变截面主翼21尾缘的迎风面相邻，一级襟翼22的背风面与变截面主翼21的迎风面相对，一级襟翼22前缘具有攻角；二级襟翼23前缘与一级襟翼22尾缘的迎风面相邻，二级襟翼23的背风面与一级襟翼22的迎风面相对，二级襟翼23前缘具有攻角。
34.在进行应用时，变截面主翼21的设计，能够提升尾翼中部的气流利用率，降低赛车空气动力套件的敏感度，相比于等截面的主翼设计，变截面主翼21的设计，能够在不增加尾翼阻力的情况下提升整体10％的下压力，且能够有效地规避车手头部以及头枕造成的乱流；变截面主翼21的设计，使尾翼在整体在设计时，不需要过于考虑受头枕乱流干扰问题，于竖直方向上具有更大的设计空间；因此而安装的上梁翼3，能够为尾翼提升约8％的下压力。
35.进一步的，此实施例如图4所示，变截面主翼21、一级襟翼22和二级襟翼23的截面均呈水滴状；变截面主翼21、一级襟翼22和二级襟翼23的截面大小均由前缘至尾缘先逐渐增大后再逐渐缩小。
36.在进行应用时，所采用的s1223系翼型，其最大厚度位于17％的翼弦，同时最大曲率较低，符合本设计对于变截面主翼21截面的要求；上述的这些特性使得气流在到达翼型尾缘时依旧可以充分贴合变截面主翼21，从而在充分发挥变截面主翼21的下压力特性，在此基础上，变截面主翼21具有很好的导流效果。
37.进一步的，此实施例如图1和图3所示，变截面主翼21两端之间设有导流凸起211。
38.进一步的，此实施例如图3所示，导流凸起211设于变截面主翼21中部，以导流凸起211高峰为中心的变截面主翼21的两侧对称。
39.在进行应用时，变截面主翼21上的导流凸起211可以有效地规避车手头部和头枕造成的乱流，使变截面主翼21能够工作在，具有更好气流条件的空间中，从而增强下翼面的负压水平，提升变截面主翼21的工作效率；同时能够减小赛车尾翼的敏感度，使得赛车空气动力学套件能够适应各种不同的工况。
40.进一步的，此实施例如图1和图4所示，方程式赛车变截面尾翼还包括格尼襟翼5；二级襟翼23的尾缘垂直安装有格尼襟翼5。
41.在进行应用时，垂直于二级襟翼23尾缘安装的格尼襟翼5，能够改变二级襟翼23的翼型后缘的流场，从而增加二级襟翼23的翼型环量，实现二级襟翼23增升效率的最大化。
42.进一步的，此实施例如图1和图4所示，上梁翼3前缘具有攻角，上梁翼3的截面呈水滴状，上梁翼3的截面由前缘至尾缘先逐渐增大后再逐渐缩小。
43.在进行应用时，上梁翼3所采用的eppler420翼型，其最大厚度位于翼弦中部，较大的曲率，使得eppler420翼型对通过上梁翼3的气流具有导流作用；适当上洗抵达尾翼后部的气流，使得上梁翼3在提供下压力的同时具有梳理气流的能力；同时该截面翼型的使用搭配合理的攻角设置，能够发挥出当前设置条件的最佳性能。
44.进一步的，此实施例如图1和图4所示，方程式赛车变截面尾翼还包括格尼襟翼5；上梁翼3的尾缘垂直安装有格尼襟翼5。
45.在进行应用时，垂直于上梁翼3尾缘安装的格尼襟翼5，能够改变上梁翼3的翼型后缘的流场，从而增加上梁翼3的翼型环量，实现上梁翼3增升效率的最大化。
46.进一步的，此实施例如图1、图2和图3所示，方程式赛车变截面尾翼还包括多条保压条4，缺口11所在的端角两边之间设有倾斜的保压条4；变截面翼组2的背风面所对端角的两边均安装有保压条4。
47.在进行应用时，靠近缺口11设置的倾斜保压条4，其主要作用在于提升端板前下部分的应力表现，同时提前扰乱端板外部气流，减小后方保压条4应对的气流阻力，该保压条4与尾翼端板1底边的夹角达38度；变截面翼组2的背风面所对端角的两边安装的保压条4，能够减缓尾翼下翼面的低压区损耗，在增加较小阻力的情况下为尾翼带来5.4％的下压力提升，维持方程式赛车变截面尾翼后方的压力水平，提升效率。
48.进一步的，此实施例如图1所示，变截面主翼21、一级襟翼22、二级襟翼23和上梁翼3均通过螺栓与两尾翼端板1连接；保压条4则通过环氧树脂胶粘剂与两尾翼端板1连接；格尼襟翼5则通过环氧树脂胶粘剂与二级襟翼23和上梁翼3连接。
49.在进行应用时，此连接方式能够方便赛车调试和维护，考虑到赛车后部布置了大量的电子设备，结合结构设计，使其易于拆装的同时具有足够的可靠性。
50.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。