F1 奔驰鼻翼也是外洗?法拉利的麻烦可能还在后面?_派派后花园

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[体育新闻] F1 奔驰鼻翼也是外洗?法拉利的麻烦可能还在后面?

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chaolus

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举报 只看楼主 使用道具 楼主   发表于: 2019-03-19 0
        F1赛车很快,这是废话。但为什么这么快,人们语焉不详。做个比较,汉密尔顿去年在银石的杆位速度是1分25.892s——单圈比MotoGP快34秒。所谓的超跑,法拉利和迈凯伦那种,大概也要慢上30秒。

        F1赛车怎么做到这一点的?确实引擎产生1000匹马力的动力,但主要原因是空气动力学。这也是F1车队花上亿英镑研发的方面。

        本文的作者是F1车队的一位资深空气动力学家,尝试回答F1赛车背后的一些秘密。为何匿名?因为其工作的车队不愿他写这种文章。F1就是一个保密的世界,所以笔名就叫秘密空气动力师吧。

        这一篇专栏,目的是解释2019赛季为何两辆争夺世界冠军的赛车采用了截然不同的空气动力哲学——为何法拉利在冬季试车时看起来大杀四方,但当研发深入之后,他们可能会发现自己处于死胡同中?

        空气动力的主要目的是产生下压力,把轮胎摁在赛道上,所以轮胎能产生更大的抓地力,这样就有更好的弯角速度,更好的加速,更好的刹车——更快的单圈了。举个例子,在100英里/小时的速度下,现代F1赛车产生750公斤下压力,今年F1赛车的最低重量限制是743公斤,这意味着理论上,车可以倒着开,也不会从屋顶上掉下来。

        然而,也不是怎么下压力大怎么来,F1赛车必须在复杂的工况下工作,F1赛车在弯角内是倾斜的,刹车时,车头会下沉,加速时则车尾下沉。空气动力学家必须提供一个可持续可预测的最大下压力,而不是突然增大突然减小。这需要使用电脑CFD模拟,以及风洞模型实际测试。

        同时,我们还必须考虑赛车的平衡,4条轮胎的受力要相近。如果空气动力学家在赛车前端不努力,赛车就无法入弯。这也就是转向不足。如果你忽略了车尾,那么后轮就会打滑,这就是所谓的转向过度。

       为何今年的赛车长得不一样?

        你总是听到抱怨说,现在的F1赛车长得都一样。这是因为,在给定的详细规则下,一组最优解是所有设计师的共同选择,同时规则也大大限制了创新的空间。但训练有素的空气动力专家,一眼就能看出赛车的差别,也能解释为何某辆车更快。

        车队如何解决这一问题?

        看看本赛季的赛车,你会发现分成了2个截然不同的阵营。我们先不说外洗和内洗。引入一个新概念“鼻翼内侧首力”和“鼻翼外侧受力”——我们在这里考虑的是产生下压力的部位,而非甚嚣尘上的气流引导问题。这一点上,法拉利与梅赛德斯不同。

        梅赛德斯的鼻翼特点是“鼻翼外侧受力”。他们的赛车鼻翼外侧有最大的攻角度,产生最高的下压力,我们可以看到鼻翼外侧有清晰的5层鼻翼格式。

        这样会产生一个低压区,在鼻翼之后的外侧,中央的气流会流向外侧,更多的气流会流向这个低压区。这才是我们称为“外洗”的效应,将气流引导到外侧,原来车体中央的部分,以便控制气流。

        法拉利的设计,其鼻翼产生下压力的受力部分在中央部分——你可以看到中央部分高高隆起,这等于是将更多气流“吸”到赛车中央部分,创造“内洗”的气流。

F1 奔驰鼻翼也是外洗?法拉利的麻烦可能还在后面?

        为何法拉利的设计哲学可能更好?

        减少鼻翼两侧的负载,有一个优势——我们称为翼尖backing-out——其产生的气流结构的压力会小很多。我来解释一下,这是非常复杂的空气动力原理。

        当气流流经一块翼面时,我们将翼面称为“边界层”,其有流向低压区的特性,在这一流向低压区的过程中,气流会加速,它不会流向高压区,后者会让气流减速。

        气流持续的加速,到某一点压力太强,就会不再附着于翼面智商。一旦这一现象发生,我们就称为“失速”(气流剥离)。那么你就会产生大量脏空气,下压力也会大大减少。

        但实际上,通过鼻翼开槽,鼻翼自己不会有太多的剥离问题。

        但鼻翼端板的情况就有一些诡异了。因为规则限制,普遍车队们会使用大而平的鼻翼端板,并且弧线很平,所有可以做的也就是设法减小气流在表面的速度——也就是创造翼梢的“backing-out”。

        法拉利设计的优势

        法拉利的设计有2个潜在优势。其一是减小了“失速”问题,让赛车操控更加可控。更加可控的赛车,让车手有更强的驾驶信心。

        因此,一辆表现更连续更有信心驾驶的赛车,理论上要比一辆虽然最大下压力更大,但下压力产生的不连续的赛车,跑得更快。因为太过“敏感”的赛车,车手们是无法推到极限的。

        此外,在端板处产生的涡流——可以想象成旋转的空气——可以被吸到车轮之间,帮助控制前轮带起的湍流,这一点,这一点对整车性能也至关重要。

        法拉利可能错在哪里?

        如果只看测试的圈速,这本身就是傻瓜的评估方式,你可能得出结论,法拉利设计很精妙。法拉利当时是最快的赛车。然而,由于需要在前鼻翼的翼梢减小攻角,他们设计中的鼻翼下压力水平总是无法达到梅赛德斯那么高的水平。

         要始终记住,我们需要前后轮的下压力处于平衡中。当车队开始整个赛季的研发竞赛时,后车身的下压力会越来越大,法拉利可能就会挣扎于前部下压力的配平上。如果如此的话,他们的赛车就会越来越倾向于转向不足。

F1 奔驰鼻翼也是外洗?法拉利的麻烦可能还在后面?

        在法拉利赛车上,我们已经看到有迹象表面,他们在努力补偿失去的前鼻翼抓地力了。在侧分流板的区域,也就是车手座舱2侧的区域,似乎可以产生下压力的。这一部分突出车体,可以按照设计师要求的样子做设计。

         气流通过侧分流板后,下方的气流就喂食底板,最终流向扩散器了。你越能加速气流,则车底的气压就越低,产生的下压力越大,越能把赛车细在赛道上。但过于干预这一区域,可能会让原来的告诉气流失去能量。

        梅赛德斯今年减小了侧分流板的体积。这意味着他们的侧分流板产生的下压力会更小,但潜在的为后车身提供了更多气流通向扩散器。

F1 奔驰鼻翼也是外洗?法拉利的麻烦可能还在后面?

        相反,法拉利今年的侧分流板变得更大了。这可能就是为了弥补鼻翼产生下压力不足的问题。但这会限制扩散器的能力。

        从这一点看,法拉利的设计不但限制了前鼻翼下压力配平的能力,同时也限制了扩散器的最佳效能。

        现在的法拉利可能还不会感觉到显著的问题,看起来在光滑赛道上也有一辆快车。但随着赛季的进行,梅赛德斯的研发速度必然超越法拉利,可能到赛季中段,法拉利会发现被对手抛下了。
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  • 洛竺

    派派币 +5 2019-03-19

    感谢到体育分享发帖

云柒梦筝

ZxID:19554057


等级: 内阁元老
举报 只看该作者 7楼  发表于: 2019-03-20 0
完全不懂这个说法是什么意思,不过法拉利的现状真的不怎么样。
lingda85

ZxID:10696839


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我的天使会在什么地方
举报 只看该作者 6楼  发表于: 2019-03-20 0
今年的法拉利越来越没希望了,赛前汉还说看好法拉利,结果连红牛都干不过。
搖晃歲月的鈴鐺,看舊時光
fallen28

ZxID:11491590

等级: 寒窗墨者
举报 只看该作者 5楼  发表于: 2019-03-20 0
法拉利争点气啊!不要下一站出声明已经为2020做准备就行。。。
chaolus

ZxID:14679613

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举报 只看该作者 4楼  发表于: 2019-03-20 0
回 3楼(qiyuan32) 的帖子
别放弃啊,会回来的
qiyuan32

ZxID:11788534


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举报 只看该作者 地板   发表于: 2019-03-20 0
那天忙着写论文,写了一个多小时,只有几个字
然后就看见结果
法拉利连台子都没上
感觉需要重新找个队喜欢了
xirui2oo4

ZxID:691607


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举报 只看该作者 板凳   发表于: 2019-03-19 0
看见同好贴…来支持一下…法拉利什么时候能有冠
叶脉婷

ZxID:7590242


等级: 热心会员
举报 只看该作者 沙发   发表于: 2019-03-19 0
自从舒马赫离开感觉F1就开始了战国时代
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