在賽車運動的賽道上,觀眾常能看到這樣的場景:后車如離弦之箭般緊貼前車,在某個彎道后突然加速超越,仿佛被無形的力量推向前方。這種"彈弓效應"的背后,隱藏著一個名為尾流加速的空氣動力學原理。從F1賽車的戰(zhàn)術博弈到實驗室中的粒子加速器,尾流效應正以截然不同的形式改變著人類對速度的認知。
▲F1賽場中的超車片段
當賽車以超過300公里/小時的速度撕裂空氣時,車頭正壓區(qū)與車尾負壓區(qū)形成的壓差會產(chǎn)生巨大的空氣阻力。前車尾部因氣流分離形成的真空區(qū)域,成為后車突破速度極限的關鍵。例如在F1比賽中,后車進入前車尾流區(qū)域后,空氣阻力可降低30%-40%。以2024年西班牙大獎賽為例,紅牛車隊佩雷茲通過精準的尾流利用,在直道末端將與維斯塔潘的差距從1.2秒縮短至0.3秒。這種效應在納斯卡賽車中更為顯著,由于納斯卡賽車空氣動力學設計簡化,后車可更深入地利用前車尾流,實現(xiàn)"貼身超車"。
這也就是為什么在賽場上,高手往往不會在一開始就超車,而是會貼著第一名形成追隨效果。直到最后的沖線階段,利用前車尾流,實現(xiàn)輕松超越。這種利用尾流的詭計不僅僅出現(xiàn)在賽車領域,也出現(xiàn)在自行車比賽和長距離賽跑當中。
例如在精英自行車比賽中,在時速50公里的巡航中,騎手需對抗的阻力中,空氣阻力占比高達90%。車群中領騎者弓身如弓,將身體壓成與車把平行的銳角。領騎者如同逆流而上的劍魚,獨自承受著相當于后方車手1.5倍的風壓。他們的每一次踏頻都在消耗雙倍能量——就像在水中跑步,而身后隊友正踩著他們攪動的漩渦前行。當領騎者撕開氣流的瞬間,后方20厘米至1米處會形成詭異的"靜風區(qū)"。這里空氣流速降低30%,后方車手如同躲進無形的玻璃罩。當領騎者體力消耗盡后,就會自動讓出第一位,由團隊中的其它車手接棒,直到接近終點,團隊種真正具有奪冠實力的車手才會加速超越,將第一名的優(yōu)勢保持到終點線。這種團隊策略就是利用了尾流加速的空氣動力學原理,可以說是“論隊友的100種用法”。
▲自行車比賽中的尾流加速
當然尾流并非總是助力。前車擾亂的氣流會降低后車下壓力,導致轉向不足或過度。2025年蒙特卡洛站練習賽中,梅賽德斯車手拉塞爾因緊跟前車進入彎道,尾翼失速撞上護墻,生動展示了尾流效應的潛在風險。車手需在直道尾流加速與彎道氣流穩(wěn)定性間尋找平衡點。
▲電影《F1:狂飆飛車》片段
同樣,在航空領域,尾流也是一種安全威脅。飛機在起飛、降落和飛行過程中,會在后方形成強烈的尾跡渦流。這股尾流有時候會持續(xù)幾十秒甚至幾分鐘,后面若有飛機過早跟進,輕則顛簸,重則造成飛行姿態(tài)失控。例如2017年加拿大航空759次事件中,空客A320在舊金山機場因尾流顛簸觸發(fā)自動駕駛斷開,險些撞上4架等待起飛的客機。因此,民航飛機的起降間隔有嚴格控制,大型機場甚至配備尾流監(jiān)測雷達,用以實時判斷空氣中這些“無形陷阱”。
▲飛機尾跡渦流示意圖(圖片來源:https://skybrary.aero/articles/wake-vortex-turbulence)