風扇車是一種能產生風(或氣流)的機械,也叫“颺(揚)扇”、“揚谷器”、扇車或揚車。發明於漢代,由人力驅動,用於清選糧食。在概念上人們往往會把它與利用風力作業的機械即風車相混淆。
1、風扇車是一種能產生風(或氣流)的機械,用於清選糧食。
2、風扇車由人力驅動,有別於利用風力作業的機械——風車。
3、風扇車的進氣口總是位於風腔中央,是所有
離心式壓縮機的祖先。
其發明年代至遲不會晚於
西漢時期。漢代史游《
急就篇》有“碓石豈扇頹舂簸揚”說。此處之“扇”便是“扇車”。
《武經總要》中的風扇車圖
風扇車的組成是在一個輪軸上安裝若干扇葉,轉動輪軸就可產生強氣流。西漢時
長安有名的機械師
丁緩 發明了“
七輪扇”,是在一個輪軸上裝有7個扇輪,轉動輪軸則7個扇輪都旋轉鼓風。《
武經總要前集》中繪有一個以軸上曲柄轉動的風扇車。
王禎《
農書》所繪的風扇車,輪軸上亦裝曲柄連桿,以腳踏連桿使輪軸轉動。以上所述,都是開放式風扇車,它們沒有特設的風道,因此,風扇產生的風是向四面流動的。
風扇車的工作原理
宋應星《
天工開物》中則繪有了閉合式的風扇車,從中可見,在裝有輪軸、扇葉板和
曲柄搖手的右邊,是一個特製的圓形風腔,曲柄搖手的周圍圓形空洞,就是進風口,左邊有長方形風道,來自漏斗的
稻穀通過斗閥穿過風道,飽滿結實的穀粒落入出糧口,而糠粃雜物則沿風道隨風一起飄出風口。這種閉合式的風車,可能產生於西漢晚期,一直沿用至今日的偏僻農村之中。
河南濟源縣泗澗溝西漢晚期墓及河南洛陽市、山西芮城縣城南、山東臨淄縣金嶺等地的
東漢墓中也分別出土過陶風扇車。
風扇車的演變
李約瑟博士認為,無論怎樣演變,中國旋轉式風扇車的一個驚人特點,是進氣口總是位於風腔中央,因而它是所有離心式壓縮機的祖先。
所謂的風扇車,是指用風扇強制導出車子下方的氣流,降低車底氣壓以產生強大的下壓力,讓車身緊緊吸附在路面上。這種車的特徵在於不論速度快慢,車身都能獲得龐大的下壓力,大幅提升了車子在低速彎道上的過彎速度。
風扇車
風扇車的威力早已在
賽車史中獲得證明。1970年的加拿大-美國挑戰杯競賽(Canadian-American Challenge Cup)當中,Chaparral Cars 派出一台名叫2J的風扇車參賽。由於這台車實力太過強勁,當屆競賽結束後即遭到
禁賽。而在F1賽車界,1978年時Brabham車隊也派出一颱風扇車「BT46B」參賽,卻也因為在賽事以壓倒性的速度奪冠,而在賽後即遭禁賽。
Chaparral Cars 2J
BT46B
風扇車
長達3周的F1暑假期間正好是回顧過往F1秘密檔案的最佳時機,繼之前曾提到的CVT無級變速系統后,今天要介紹的是僅在1978年
瑞典站出現過一次的布拉漢姆BT46B風扇賽車. 1978年瑞典站GP大賽被列入到每一本F1史冊中,究其原因並不是因為瑞典安德斯托普賽道的風景出色,或者比賽過程特別刺激,而是這場比賽中出現了革命性的布拉漢姆BT46B賽車.
風扇車
要介紹布拉漢姆BT46B賽車,就不能不先解釋一下F1賽車的空氣動力學原理,眾所皆知,影響賽車單圈成績的關鍵在於過彎速度,而要縮小通過彎道所需花費的時間,仰賴的就是抓地力。如果抓地力不夠卻硬是以較高的速度過彎,後果只能是打滑失控,即整輛賽車失去控制並偏離過彎時應循的正常軌跡。提升抓地力方法有兩種,除了輪胎以外,另一個來源就是空氣動力學抓地力(AerodynamicGrip). 布拉漢姆BT46B賽車之所以成為F1賽車科技的里程碑,就是因為它將
地面效應原理髮揮到了極致.1978年可說是地面效應年,首先是蓮花車隊在車身兩側加上了裙腳,這可以阻止空氣從賽車兩側流入底盤下方,在沒有空氣流入的底盤造成了類似真空的效果,讓賽車牢牢地黏在地面上.3個月後布拉漢姆空力設計師戈登。
穆雷(後來轉戰邁凱輪並於80年代末設計出著名的MP4-5型賽車)即推出了布拉漢姆BT46B與之抗衡。該賽車最大的特色就是在車身後段安裝一個巨型風扇,風扇在車輛行駛過程中發揮出類似
吸塵器的效果,不停將車底的空氣向外抽出,再配合車身兩側的軟質裙腳,BT46B可說是一輛不折不扣的吸盤賽車. 擁有過人的科技優勢,BT46B賽車自然一上場就是領頭羊。著名車手勞達在瑞典站以34.019秒的領先幅度輕鬆奪冠,也締造了最快單圈紀錄(領先第2名有0.228秒).可惜這輛賽車立刻被
FIA判定違法:FIA規定賽車不能裝設可以移動的空力套件。布拉漢姆車隊辯稱這具風扇是作為散熱之用,不應受到
空力套件規定的限制。但歷史上車隊和FIA抗爭的下場都不佳,BT46B賽車這次也不能例外。車隊經理博尼。埃克萊斯通(後來的F1老大)最後還是決定停用BT46B賽車,這輛設計獨特的賽車因而僅在F1賽道留下驚鴻一瞥.
其實BT46B賽車也不是第一輛裝置風扇的競技車輛,任職於北美雪佛蘭車廠的工程師吉姆。
霍爾在1968年就曾設計出車尾裝有風扇的Chapparal2J賽車並參加
北美的Can-Am比賽,巧合的是這輛賽車也因為速度太快而被大會裁定禁用。看來風扇在
大西洋兩岸的車輛競技活動中都得不到垂青. BT46B賽車在F1賽壇的壽命雖短,影響卻十分深遠。據傳蓮花車隊經理科林。
查普曼在從瑞典飛回
英國的飛機上就決定替蓮花79賽車尾部安裝兩具風扇。之後有關車身底盤下的空力套件設計更是百花齊放,一直到了1983年FIA將Flat-BottomRegulation(車身下方必須保持平坦)規定導入,禁止了一切由底盤向下延伸的空氣動力學設計后,轟轟烈烈的地面效應時代才算是壽終正寢.
這次事件的另一個副產品是:布拉漢姆車隊經理埃克萊斯通因為此事而在心中埋下了不如取FIA而代之的種子,成為1980年他率領
F1車隊聯合對抗FISA(FIA前身)的原因之一.
Red Bull 2010
風扇車
風扇車
放眼當下,無論何種車賽一定都設有競賽規範。如果完全無須顧慮各式各樣的競賽規範,只求製造出一台地表上最快速的賽車,那麼成品將會是怎麼樣的一台車子?這台X1,便是根據《GT賽車》一直以來所描繪的夢想藍圖設計的賽車。起初,X1 Prototype採用翼車(wing car)架構,是一台設置了駕駛艙罩的單座原型賽車,就連前輪圈也被緊密地包覆在
整流罩當中。車上裝載的1500ps馬力V6直噴雙渦輪引擎,足以發揮時速超過400km、最大橫向加速度6G的效能。而這樣的構想,在計劃夥伴
Red Bull Racing車隊經手之後,又進一步提升到了更高的境界。參與這次計劃的夥伴,同時也是世界首屈一指的賽車製造商的Red Bull Racing車隊,對於這台車的期待遠遠不止於此。於是,以空氣力學鬼才之名享譽車壇的Red Bull Racing車隊技術總監
Adrian Newey,主動提議將“風扇車”的技術運用在X1 Prototype上。 Adrian Newey的提議,使得X1 Prototype成為一台在車身後方安裝了大型風扇的賽車。另外,Adrian Newey也針對前後擾流翼、后擾流器的形狀給了許多建議,使得車身的空力性能進化到更洗鍊的境界。這賦予了X1 Prototype極速超過450km/h、最大橫向加速度達8.75G的性能,幾乎已達人體所能承受的極限。
風扇車
負責在《GT賽車5》當中進行試駕工作的,是著名的F1賽車手
Sebastian Vettel。他第1次在
鈴鹿賽車場試跑時,便將該賽道的F1賽車單圈最佳紀錄一口氣縮短了20秒以上。更驚人的是,其後在紐堡林GP賽道上進行試駕時,竟然跑出了1分4秒多的單圈成績,可說充分發揮了X1的潛藏性能。