CN208149467U - 鲨鱼鳍型fsae赛车尾翼 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，尾翼通过碳纤维板和碳纤维支撑杆刚性连接在车架上，安装在整车的后上部；尾翼的翼片都是采用碳纤维杆和PMI泡沫加碳纤维蒙皮的结构制造，在实现轻量化的同时大大增加了结构强度，也降低了成本；通过安装本尾翼装置，大大增加了赛车的空气动力学表现，产生了较大的下压力，增加了赛车行驶的稳定性，提高了赛车的过弯性能。本实用新型下压力产生效果明显，具有阻力小，升阻比大，拆装方便，结构简单，结构轻便、结实，实用性强等各种优点，为整车提供更好的空气动力学性能。
Description
技术领域
本实用新型属于空气动力学领域，特别是一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼。
背景技术
中国专利201510070370.7公开了一种FSAE赛车空气动力学套件，赛车在行驶过程中，通过气流对赛车套件产生下压力，传递到赛车后，使得汽车具有更好抓地力，但该套件的尾翼还存在以下问题：尾翼上的支撑重量过大；尾翼下方支撑杆容易造成阻力，进而导致下压力损失；没有把支撑的设计和优化空气动力学性能结合起来；在侧风中无法减少下压力损失；没有进一步简化加工流程，减少制造成本，没有解决翼片强度低，加工难度大，加工成本高等问题。
中国专利201720050294.8公开了一种FSAE赛车空气动力学套件，该空气动力学套件结构复杂，加工难度大，费时费力，加工精度低，同时也没有解决上述问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，使得尾翼总成的支撑结构重量降低，结构简化，同时能提供更好的空气动力学性能，并减少了加工难度，增加了尾翼结构强度，降低了成本。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，包括主翼、第一襟翼、第二襟翼、尾翼辅助翼、两个尾翼端板、两个尾翼支撑碳纤维板、两个H型铝合金部件、四个杆端关节轴承、两个碳纤维杆、四个杆端铝接头、两个尾翼支撑碳纤维板吊耳和两个支撑杆吊耳。
两个尾翼端板平行间隔设置，主翼水平设置，其两端分别固定在两个尾翼端板中部，两个尾翼支撑碳纤维板相互平行，且垂直固定在主翼顶面，其前端伸出主翼，两个尾翼支撑碳纤维板吊耳分别固定在两个尾翼支撑碳纤维板的前端，用于与车架焊接；第一襟翼位于主翼后上方，第二襟翼位于第一襟翼后上方，尾翼辅助翼位于主翼正上方，且第一襟翼、第二襟翼和尾翼辅助翼的两端均分别固定在两个尾翼端板上；H型铝合金部件固定在尾翼支撑碳纤维板伸出主翼部分的底部；碳纤维杆两端通过杆端铝接头与杆端关节轴承连接，位于碳纤维杆顶部的杆端关节轴承与H型铝合金部件连接，位于碳纤维杆底部的杆端关节轴承与支撑杆吊耳连接，支撑杆吊耳与车架连接。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：
（1）采用两块尾翼支撑碳纤维板作为支撑部件，大大减小了支撑结构的重量，比起一般六根长杆的支撑结构简化为两根杆和两个尾翼支撑碳纤维板，减少了零部件数量，减少了加工难度和成本。
（2）比起一般六根长杆的支撑结构，去掉了底部的杆件，减少了底部杆件对尾翼下方气流的阻碍，增加了尾翼的下压力。
（3）尾翼支撑碳纤维板通过其边界层减慢了尾翼上方的空气流速，进一步增加了尾翼的下压力。
（4）支撑主翼的两块尾翼支撑碳纤维板与尾翼端板平行，在赛车过弯或者在侧风状态下，能够疏导空气流向尾翼，减少下压力损失，同时，在赛车过弯状态下，正面方向的迎风会对尾翼支撑碳纤维板产生一个横向的分力，相当于给赛车提供更多的向心力，提高了赛车的转向性能。
（5）翼片通过使用PMI泡沫铣出翼片形状，插入翼片碳纤维杆的工艺，比起一般的空心结构翼片强度大大提高了，同时由于PMI重量轻而且强度大的特点，使用此工艺加工的翼片可以少糊一层碳纤维，即一共只需糊一层碳纤维，此工艺减少了翼片的重量以及成本。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼使用的车辆坐标系。
图2为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的结构轴侧图。
图3为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的主翼结构轴侧图。
图4为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的第一襟翼、第二襟翼或尾翼辅助翼结构轴侧图。
图5为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼安装在车架后的轴侧图。
图6为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的局部结构轴测图。
图7为普通型FSAE赛车尾翼的15°侧风压力云图。
图8为普通型FSAE赛车尾翼的15°侧风压力云图（主视）。
图9为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的15°侧风压力云图
图10为本实用新型鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼的15°侧风压力云图（主视）。
具体实施方式
结合图1-图10，本实用新型的一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，包括主翼1、第一襟翼2、第二襟翼3、尾翼辅助翼4、两个尾翼端板5、两个尾翼支撑碳纤维板6、两个H型铝合金部件8、四个杆端关节轴承9、两个碳纤维杆10、四个杆端铝接头11、两个尾翼支撑碳纤维板吊耳12和两个支撑杆吊耳13。
两个尾翼端板5平行间隔设置，主翼1水平设置，其两端分别固定在两个尾翼端板5中部，两个尾翼支撑碳纤维板6相互平行，且垂直固定在主翼1顶面，其前端伸出主翼1，两个尾翼支撑碳纤维板吊耳12分别固定在两个尾翼支撑碳纤维板6的前端，用于与车架焊接；第一襟翼2位于主翼1后上方，第二襟翼3位于第一襟翼2后上方，尾翼辅助翼4位于主翼1正上方，且第一襟翼2、第二襟翼3和尾翼辅助翼4的两端均分别固定在两个尾翼端板5上；H型铝合金部件8通过螺栓固定在尾翼支撑碳纤维板6伸出主翼1部分的底部；碳纤维杆10两端通过杆端铝接头11与杆端关节轴承9连接，位于碳纤维杆10顶部的杆端关节轴承9与H型铝合金部件8通过螺栓连接，位于碳纤维杆10底部的杆端关节轴承9与支撑杆吊耳13通过螺栓连接，支撑杆吊耳13与车架焊接。
所述杆端关节轴承9球头端分别与H型铝合金部件8连接以及与支撑杆吊耳13连接；所述杆端关节轴承9螺纹端与杆端铝接头11连接，所述杆端铝接头11一端通过DP460胶水与碳纤维杆10连接，另一端通过螺纹与杆端关节轴承9连接。
结合图3，所述尾翼主翼1包括两个主翼铝合金支架7、三段PMI泡沫14和两根翼片碳纤维杆15，主翼铝合金支架7设置在相邻的两个PMI泡沫14中间，主翼铝合金支架7顶面向上伸出两个吊耳，两个第一通孔贯穿PMI泡沫14和主翼铝合金支架7设置，两根翼片碳纤维杆15分别穿过第一通孔，共同构成主翼1。所述PMI泡沫14和主翼铝合金支架7的接合面通过DP460胶水粘接，再在表面涂覆一层碳纤维完成制作。所述主翼铝合金支架7的吊耳与尾翼支撑碳纤维板6通过螺栓连接。
所述主翼1和尾翼辅助翼4的攻角均为0°，第一襟翼2的攻角为30°、第二襟翼3的攻角为50°。所述主翼1的翼型为GOE430，所述第一襟翼2、第二襟翼3、尾翼辅助翼4的翼型CH-10。
所述H型铝合金部件8靠近主翼1设置。
所述尾翼支撑碳纤维板6为鲨鱼鳍型。
结合图4，所述第一襟翼2、第二襟翼3、尾翼辅助翼4均由一块PMI泡沫以及两根碳纤维杆构成，将两根碳纤维杆沿PMI泡沫的长轴方向插入其中，再在PMI泡沫表面涂覆一层碳纤维完成制作。
结合图5，为利用本实用新型所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼安装在车架后的轴侧图。
结合图6，本实用新型所述的一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼采用两根碳纤维杆10和两个尾翼支撑碳纤维板6进行支撑，而其他FSAE赛车尾翼采用六杆支撑结构，本实用新型明显减少了零部件数量，降低了重量，同时降低了成本。
结合图7和图8，在与正面夹角15°的侧风状态下，没有安装鲨鱼鳍型尾翼支撑碳纤维板的尾翼主翼深色的高压区面积较小，同时第一襟翼右侧的地方也损失了不少高压气流。
结合图9和图10，在与正面夹角15°的侧风状态下，安装了鲨鱼鳍型尾翼支撑碳纤维板的尾翼主翼深色的高压区面积明显增加，同时第一襟翼右侧的地方高压区面积更大。同时鲨鱼鳍型尾翼支撑碳纤维板本身也通过阻力产生高压区，进一步增加了尾翼的下压力。
本实用新型中以赛车行使方向为基准，赛车头部为前方，定义为X轴正方向；赛车顶部为Z轴正方向，驾驶室左部为Y轴正方向。
Claims (9)
1.一种鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：包括主翼（1）、第一襟翼（2）、第二襟翼（3）、尾翼辅助翼（4）、两个尾翼端板（5）、两个尾翼支撑碳纤维板（6）、两个H型铝合金部件（8）、四个杆端关节轴承（9）、两个碳纤维杆（10）、四个杆端铝接头（11）、两个尾翼支撑碳纤维板吊耳（12）和两个支撑杆吊耳（13）；
两个尾翼端板（5）平行间隔设置，主翼（1）水平设置，其两端分别固定在两个尾翼端板（5）中部，两个尾翼支撑碳纤维板（6）相互平行，且垂直固定在主翼（1）顶面，其前端伸出主翼（1），两个尾翼支撑碳纤维板吊耳（12）分别固定在两个尾翼支撑碳纤维板（6）的前端，用于与车架焊接；第一襟翼（2）位于主翼（1）后上方，第二襟翼（3）位于第一襟翼（2）后上方，尾翼辅助翼（4）位于主翼（1）正上方，且第一襟翼（2）、第二襟翼（3）和尾翼辅助翼（4）的两端均分别固定在两个尾翼端板（5）上；H型铝合金部件（8）固定在尾翼支撑碳纤维板（6）伸出主翼（1）部分的底部；碳纤维杆（10）两端通过杆端铝接头（11）与杆端关节轴承（9）连接，位于碳纤维杆（10）顶部的杆端关节轴承（9）与H型铝合金部件（8）连接，位于碳纤维杆（10）底部的杆端关节轴承（9）与支撑杆吊耳（13）连接，支撑杆吊耳（13）与车架连接。
2.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述杆端关节轴承（9）球头端分别与H型铝合金部件（8）连接以及与支撑杆吊耳（13）连接；所述杆端关节轴承（9）螺纹端与杆端铝接头（11）连接，所述杆端铝接头（11）一端通过DP460胶水与碳纤维杆（10）连接，另一端通过螺纹与杆端关节轴承（9）连接。
3.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述尾翼主翼（1）包括两个主翼铝合金支架（7）、三段PMI泡沫（14）和两根翼片碳纤维杆（15），主翼铝合金支架（7）设置在相邻的两个PMI泡沫（14）中间，主翼铝合金支架（7）顶面向上伸出两个吊耳，两个第一通孔贯穿PMI泡沫（14）和主翼铝合金支架（7）设置，两根翼片碳纤维杆（15）分别穿过第一通孔，共同构成主翼（1）。
4.根据权利要求3所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述PMI泡沫（14）和主翼铝合金支架（7）的接合面通过DP460胶水粘接，再在表面涂覆一层碳纤维。
5.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述主翼（1）和尾翼辅助翼（4）的攻角均为0°，第一襟翼（2）的攻角为30°、第二襟翼（3）的攻角为50°。
6.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述主翼（1）的翼型为GOE430，所述第一襟翼（2）、第二襟翼（3）、尾翼辅助翼（4）的翼型CH-10。
7.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述H型铝合金部件（8）靠近主翼（1）设置。
8.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述尾翼支撑碳纤维板（6）为鲨鱼鳍型。
9.根据权利要求1所述的鲨鱼鳍型FSAE赛车尾翼，其特征在于：所述第一襟翼（2）、第二襟翼（3）、尾翼辅助翼（4）均包括一块PMI泡沫以及两根碳纤维杆，将两根碳纤维杆沿PMI泡沫的长轴方向插入其中，再在PMI泡沫表面涂覆一层碳纤维。
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