尾流管够！紧张刺激的F1赛车背后，隐藏着什么气流“魔法”

时间：2025-08-03 04:44:09 来源：中国物理学会期刊网

在赛车运动的赛道上，观众常能看到这样的场景：后车如离弦之箭般紧贴前车，在某个弯道后突然加速超越，仿佛被无形的力量推向前方。这种"弹弓效应"的背后，隐藏着一个名为尾流加速的空气动力学原理。从F1赛车的战术博弈到实验室中的粒子加速器，尾流效应正以截然不同的形式改变着人类对速度的认知。

▲F1赛场中的超车片段

当赛车以超过300公里/小时的速度撕裂空气时，车头正压区与车尾负压区形成的压差会产生巨大的空气阻力。前车尾部因气流分离形成的真空区域，成为后车突破速度极限的关键。例如在F1比赛中，后车进入前车尾流区域后，空气阻力可降低30%-40%。以2024年西班牙大奖赛为例，红牛车队佩雷兹通过精准的尾流利用，在直道末端将与维斯塔潘的差距从1.2秒缩短至0.3秒。这种效应在纳斯卡赛车中更为显著，由于纳斯卡赛车空气动力学设计简化，后车可更深入地利用前车尾流，实现"贴身超车"。

这也就是为什么在赛场上，高手往往不会在一开始就超车，而是会贴着第一名形成追随效果。直到最后的冲线阶段，利用前车尾流，实现轻松超越。这种利用尾流的诡计不仅仅出现在赛车领域，也出现在自行车比赛和长距离赛跑当中。

例如在精英自行车比赛中，在时速50公里的巡航中，骑手需对抗的阻力中，空气阻力占比高达90%。车群中领骑者弓身如弓，将身体压成与车把平行的锐角。领骑者如同逆流而上的剑鱼，独自承受着相当于后方车手1.5倍的风压。他们的每一次踏频都在消耗双倍能量——就像在水中跑步，而身后队友正踩着他们搅动的漩涡前行。当领骑者撕开气流的瞬间，后方20厘米至1米处会形成诡异的"静风区"。这里空气流速降低30%，后方车手如同躲进无形的玻璃罩。当领骑者体力消耗尽后，就会自动让出第一位，由团队中的其它车手接棒，直到接近终点，团队种真正具有夺冠实力的车手才会加速超越，将第一名的优势保持到终点线。这种团队策略就是利用了尾流加速的空气动力学原理，可以说是“论队友的100种用法”。

▲自行车比赛中的尾流加速

当然尾流并非总是助力。前车扰乱的气流会降低后车下压力，导致转向不足或过度。2025年蒙特卡洛站练习赛中，梅赛德斯车手拉塞尔因紧跟前车进入弯道，尾翼失速撞上护墙，生动展示了尾流效应的潜在风险。车手需在直道尾流加速与弯道气流稳定性间寻找平衡点。

▲电影《F1：狂飙飞车》片段

同样，在航空领域，尾流也是一种安全威胁。飞机在起飞、降落和飞行过程中，会在后方形成强烈的尾迹涡流。这股尾流有时候会持续几十秒甚至几分钟，后面若有飞机过早跟进，轻则颠簸，重则造成飞行姿态失控。例如2017年加拿大航空759次事件中，空客A320在旧金山机场因尾流颠簸触发自动驾驶断开，险些撞上4架等待起飞的客机。因此，民航飞机的起降间隔有严格控制，大型机场甚至配备尾流监测雷达，用以实时判断空气中这些“无形陷阱”。