慣質(inerter)也稱為慣容,是控制理論有關機械網絡英語mechanical network的雙終端設備,作用在二個終端上的力大小相等、方向相等,和二個終點之間的相對加速度成正比。慣質的概念用在一級方程式賽車的車輛懸吊系統中,名稱為J-damper。

慣質可以用裝在齒條上的飛輪來實現,其效果類似在有彈簧的物體上增加其慣量。

發現

馬爾科姆·史密斯英語Malcolm C. Smith劍橋大學控制理論工程學的教授,他第一個在一篇2002年的論文中提到慣質[1]。史密斯擴展電路和機械網絡之間的類比性(流動性類比英語mobility analogy),他觀察到其類比有不完整之處,因為在上述類比中,機械系統對應電容器的是質量,但電容器的電流和二端的電位差的微分成正比,質量只能類比一端接地(電位為零)的電容器,無法完整類比兩端電位都不是零的電容器。而他認為可以用齒輪以及飛輪來實現此一概念。

其產生的力可以用下式表示:  , 其中有一適當的常數b

建構

線性的慣質可以用飛輪齒條來建構。飛輪的樞軸是一個端點,而齒條是另一個端點。

旋轉的慣質可以結合飛輪以及差速器的環齒輪。差速器二端的齒輪則為二個端點。

應用

在慣質發明不久之後,慣質的原理就用在一級方程式賽車的懸吊系統中,名為J-damper。若針對車呔的共振頻率進行調整,慣質可以減少懸吊系統的機械負載。邁凱倫車隊在2005年初開始使用J-damper,雷諾車隊很快也開始使用[2]

J-damper是2007年一級方程式間諜爭議的核心議題,是Philip Mackereth離開邁凱倫車隊,加入雷諾車隊而所爆發的。

參考資料

  1. ^ Smith, M. C. Synthesis of mechanical networks: The inerter. IEEE Transactions on Automatic Control. 2002, 47 (10): 1648. doi:10.1109/TAC.2002.803532. 
  2. ^ Chen, M.; Papageorgiou, C.; Scheibe, F.; Wang, F. C.; Smith, M. The missing mechanical circuit element. IEEE Circuits and Systems Magazine. 2009, 9: 10. doi:10.1109/MCAS.2008.931738. 

外部連結