2010年,奔驰公司为了旋转顶级跑车SLS AMG,拍出了一段超级经典的汽车广告,在成片中,车王舒马赫驾驶这辆超跑在隧道顶部来了一个360度的大旋转,画面极具震撼效果.
那么这到底是怎么完成的呢?汽车为什么能够吸在隧道顶部前进呢?相信如果坐在驾驶室里的人不是车王舒马赫,根本就不会有人相信这段广告画面是真实的,但从理论上来讲这的确是有可能做到的,不过要完成如此高难度的动作,只靠车王超凡的驾驶技术是不行的,车辆本身也必须满足一个必要条件.
车子要多轻,才能吸在隧道顶部飞驰呢?不需要太轻,但它的重量必须要小于空气所提供的升力.汽车哪里来的升力呢?这就要从飞机说起了.飞机之所以能够飞上天,就是因为空气所提供的升力,那么空气为什么能给飞机提供升力呢?18世纪,瑞士物理学家丹尼尔·伯努利发现,流体的压强与流体的流速呈现反比关系,并写出了著名的伯努利方程,即P+1/2ρv²+ρgh=C.其中P是压强,ρ是流体的密度,v是流速,h是高度,C是一个常数.
通过伯努利方程可以直观地看到流速越大,压强越小,反之,流速越小,压强越大.
既然有了理论支持,想让飞机飞上天就不是什么难事了,只需要通过对机翼形状的设计,让机翼上方的空气流速快,下方的空气流速慢,如此机翼下方的压强就大,机翼上方的压强就小,于是也就产生了升力.这一原理不仅可以帮助飞机飞上天,也可以让汽车跑得更快,只不过在汽车上的应用与飞机是正好相反的.
车辆在转弯的时候需要一个向心力,这个向心力是由摩擦力所提供的.
车辆与地面的摩擦力大小受到速度,质量,转弯半径三个因素的影响,但无论怎么优化这三个因素,摩擦力的大小始终都存在一个极限,而这个极限受到两个因素的制约,一个就是摩擦因数,另一个则是压力.想要提高摩擦因数,只能更换更为粗糙的轮胎,而想要提高压力有两个办法,一个是增加车辆自重,但这会减慢车辆的行驶速度,而另外一个办法则是利用伯努利方程.既然空气可以给飞机提供升力,反过来自然也可以汽车牢牢压在地面上.
凭借着先进的发动机技术,法拉利公司长期以来霸占着F1大赛的冠军,但在1968年,一家名为路特斯的汽车公司异军突起.
因为这家公司的创始人科林给自己的赛车尾部和头部都分别加装了一个"机翼",只不过这个机翼的形状与飞机是相反的,所以在高速行驶的过程中,空气会提供一个很大的压力将汽车牢牢压在地面上,这样既没有增加自重,又在转弯时获得了极大的向心力.后来科林又对赛车进行了进一步的改造,在车辆的底盘设计了凸起的结构,这样一来,车辆底部的空气流速会变得更快,空气提供的压力也就更大了.
在地面上行驶时,这样的空气动力学结构可以给汽车提供一个很大的压力,而当汽车翻转过来,在隧道顶部行驶时,这个压力也就变成了升力,将汽车牢牢按在了隧道的顶部,当然,前提是这股升力要比汽车的自重大.
利用空气动力学所提供的升力真的能比汽车的自重还大吗?当然是可以的.前面所提到的路特斯公司在2019年的时候推出了一款名为Evija的超跑,根据其所公布的数据显示,其利用空气所产生的下压力达到了1.8吨,而该车碳纤维结构的车体总重才1.68吨.