機(jī)翼形狀與空氣動(dòng)力學(xué)有關(guān)嗎_機(jī)翼空氣動(dòng)力的方向

騎行是一種生活方式

　　CYCLING LIFESTYLE

　　就自行車而言和地面接觸的只有輪胎機(jī)翼形狀與空氣動(dòng)力學(xué)有關(guān)嗎，而輪胎需要了解的自然就是性能、類型以及如何安裝使用了。

　　今天的話題特別簡(jiǎn)單，胎壓究竟要打多少。如果覺得看起來生澀可以只看黑色粗體部分。

　　從剛性說起

　　自行車上任何一個(gè)配件都是有彈性的，車架、輪組、把組、坐桿、車座...即便是看起來堅(jiān)硬無比的牙盤也會(huì)在踩踏的情況下產(chǎn)生形變（曲柄功率計(jì)的原理就是通過測(cè)量曲柄或者五爪產(chǎn)生的形變測(cè)扭矩）。

　　那么既然車上的每個(gè)部位都是彈簧，那么誰(shuí)起了決定性的作用？這和水桶里的短板效應(yīng)是一樣的，最短的板子決定了儲(chǔ)水量，同理最軟的彈簧決定了整體的剛性。

　　下面是剛性公式，

　　做成可視化的圖片是這樣（請(qǐng)忽略后輪的bug）:

　　從圖上可以看出車的整體剛性取決于剛性最差的輪胎（不包含有避震系統(tǒng)的車）。

　　多數(shù)情況機(jī)翼形狀與空氣動(dòng)力學(xué)有關(guān)嗎我們不會(huì)在巴黎到魯貝這種鵝卵石路面騎行，而作為在大陸騎車的車友們也有幸感受到了國(guó)家強(qiáng)大無比的財(cái)力，我們的瀝青路大多數(shù)情況下是干凈而又平整，所以地面顛簸對(duì)我們產(chǎn)生的能量沖擊暫時(shí)可以忽略不計(jì)。

　　所以胎壓高低看起來決定了兩個(gè)因素

　　1.是低胎壓給我們帶來的舒適度，同時(shí)犧牲了部分的剛性也增加了滾阻。

　　2.高胎壓降低了滾阻，提高了整個(gè)車的剛性，但是也損失了舒適度。

　　如果機(jī)翼形狀與空氣動(dòng)力學(xué)有關(guān)嗎你是一個(gè)純休閑的車友，看到這里可以停住了，建議使用低胎壓寬輪胎。但是如果你是一個(gè)競(jìng)技選手，請(qǐng)往下看。

　　胎壓與滾阻的關(guān)系

　　場(chǎng)地車選手的胎壓一般打到170psi，這樣滾阻會(huì)非常小。但是在實(shí)際的鋪裝路面上，真的胎壓越高越好么？

　　前面我們提了一下巴黎到魯貝，滾阻不光包含了摩擦阻力，還有沖撞造成的損失。在非鋪裝鋪面上沖擊造成的損失遠(yuǎn)大于摩擦阻力。

　　所以輪胎滾阻的形成有兩種，一種是摩擦阻力，一種是抗性阻力。

　　我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來觀察摩擦阻力和抗性阻力與胎壓之間的關(guān)系。

　　測(cè)試的車輛是一輛cervelo p4，車手和人的總重量是190磅，輪組是Zipp 404 Firecres，輪胎是25mm Continental GP4000s II。

　　數(shù)據(jù)圖表如下：

　　縱軸是CRR滾動(dòng)阻力系數(shù)，橫軸是胎壓。

　　四條線分別代表

　　藍(lán)色光滑的平面（類似滾筒或者木地板）

　　綠色新鋪的細(xì)膩的瀝青路 （國(guó)內(nèi)大部分是這種路面）

　　黃色粗糙瀝青路 （在氣候不太好地區(qū)會(huì)鋪裝這種粗糙的瀝青路，增加摩擦力）

　　紅色搓板路 （見下圖，瀝青路施工前的這種路面）

　　從圖上可以看出：

　　藍(lán)色 代表的場(chǎng)地賽這種環(huán)境下，胎壓和滾阻是成反比的。

　　綠色 黃色代表的鋪裝路面上在胎壓達(dá)到某個(gè)閾值以后，滾阻會(huì)激增，相應(yīng)的損失的功率也變高了，在閾值之前胎壓和滾阻也是成反比的。

　　紅色 代表的搓板路上，胎壓和滾阻則成正比，胎壓越高滾阻越高。

　　這一點(diǎn)從公式上也可以得出：

　　滾阻 = 重量 * (1 - 坡度^2)^0.5* Crr（滾動(dòng)阻力系數(shù)）

　　所以，根據(jù)路面和體重選擇胎壓也是一件非常重要的事，一定要記住，并不是胎壓越高越好。但是我們是不是忘了另外一件事？

　　胎壓與輪圈之間的空氣動(dòng)力學(xué)關(guān)系

　　HED和ZIPP從上世紀(jì)90年代初就開始研究輪胎胎壓與輪圈之間的空氣動(dòng)力學(xué)關(guān)系。

　　有趣的105％規(guī)則：ZIPP的工作人員在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，任何輪胎的寬度在接近輪圈的寬度的時(shí)候空氣動(dòng)力學(xué)就會(huì)被破壞，而這個(gè)值的臨界點(diǎn)是輪胎的寬度*1.05 <= 輪圈的寬度。

　　自從Campy推出了Shamal以后大家就開始各種跟風(fēng)輪圈帶來的空氣動(dòng)力學(xué)效果，開始的普遍認(rèn)知是要把輪圈做成機(jī)翼形狀，所以早先的輪圈多是V型圈。但是人們不久后就推翻了這理論，因?yàn)闆]有任何飛機(jī)的機(jī)翼會(huì)在前面加裝一條輪胎。

　　于是從zipp，到hed，到enve，bontrager這些美國(guó)輪組似乎結(jié)成了一個(gè)聯(lián)盟開始重新研究輪圈的形狀，于是乎就有了今天的胖圈。

　　下面是一組輪圈、輪胎寬度與空氣動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系，測(cè)試的輪圈是zipp 404 Firecrest，外框?qū)挾葹?6.5mm，輪胎是25c的gp4000sII。

　　四條線分別是23c 7Bar胎壓 24.8mm，25c 6Bar胎壓26.1mm，25c 7Bar胎壓26.5mm，25c 8Bar胎壓27.0mm。

　　圖中的橫軸代表的是風(fēng)向角度，縱軸是風(fēng)阻。

　　26.5/1.05=25.23。也就是說其實(shí)輪胎的最佳空氣動(dòng)力學(xué)寬度為25.23cm，這個(gè)寬度。最大的27mm和24.8mm之間的能量損失在40km/h時(shí)候是1-9w的差值。要知道一個(gè)陶瓷中軸能節(jié)省的效率也不過只有1w左右。

　　另一個(gè)有趣的數(shù)據(jù)是長(zhǎng)期騎行會(huì)使胎面變平，這也會(huì)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)造成不小的損失。下面這張圖是一個(gè)使用了1000英里的輪胎和一條新胎的風(fēng)動(dòng)測(cè)試結(jié)果。

　　兩條胎之間損失的的差值也不小，所以如果你要為一場(chǎng)itt比賽做各種準(zhǔn)備的時(shí)候，首先選擇一條新胎，根據(jù)輪圈的寬度選擇輪胎的寬度，根據(jù)選擇場(chǎng)地路面情況與輪圈的寬度，選手的體重來決定最后的胎壓。

　　至于最近幾年流行的25c，那個(gè)說法簡(jiǎn)單的說在相同胎壓下25c和23c的摩擦阻力來說前者略占優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際上滾阻是一件綜合考慮的事情。

　　寫在最后

　　打多少胎壓其實(shí)一直就是一件有針對(duì)性的事情，而沒有一個(gè)固定的值。

　　通常訓(xùn)練還是建議以舒適為主，比賽的時(shí)候再根據(jù)需要調(diào)整胎壓，畢竟延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)壽命享受騎行過程也是非常重要的。就像多數(shù)PRO們選擇寬胎只是為了打更低的胎壓，讓自己在多日賽中更舒適。而短途的ITT，PRO們多數(shù)則是選擇了21-23c的輪胎。

撰文 ? PETER 編譯自 silca.cc

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