惯质

惯质（inerter）也称为惯容，是控制理论有关机械网路（英语：mechanical network）的双终端设备，作用在二个终端上的力大小相等、方向相等，和二个终点之间的相对加速度成正比。惯质的概念用在一级方程式赛车的车辆悬吊系统中，名称为J-damper。

惯质可以用装在齿条上的飞轮来实现，其效果类似在有弹簧的物体上增加其惯量。

发现

马尔科姆·史密斯（英语：Malcolm C. Smith）是剑桥大学控制理论工程学的教授，他第一个在一篇2002年的论文中提到惯质^[1]。史密斯扩展电路和机械网路之间的类比性（流动性类比（英语：mobility analogy）），他观察到其类比有不完整之处，因为在上述类比中，机械系统对应电容器的是质量，但电容器的电流和二端的电位差的微分成正比，质量只能类比一端接地（电位为零）的电容器，无法完整类比两端电位都不是零的电容器。而他认为可以用齿轮以及飞轮来实现此一概念。

其产生的力可以用下式表示: $F=b({\dot {v}}_{2}-{\dot {v}}_{1})$ , 其中有一适当的常数b。

建构

线性的惯质可以用飞轮和齿条来建构。飞轮的枢轴是一个端点，而齿条是另一个端点。

旋转的惯质可以结合飞轮以及差速器的环齿轮。差速器二端的齿轮则为二个端点。

应用

在惯质发明不久之后，惯质的原理就用在一级方程式赛车的悬吊系统中，名为J-damper。若针对轮胎的共振频率进行调整，惯质可以减少悬吊系统的机械负载。迈凯伦车队在2005年初开始使用J-damper，雷诺车队很快也开始使用^[2]。

J-damper是2007年一级方程式间谍争议的核心议题，是Philip Mackereth离开迈凯伦车队，加入雷诺车队而所爆发的。

参考资料

^ Smith, M. C. Synthesis of mechanical networks: The inerter. IEEE Transactions on Automatic Control. 2002, 47 (10): 1648. doi:10.1109/TAC.2002.803532.
^ 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.

外部链接

The Inerter Concept and Its Applications, lecture notes
J-dampers in Formula 1 （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[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.

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