F1 技术特辑

2010F1技术特辑-著名工程师深度解读

新车设计(图)

https://www.360docs.net/doc/e48438868.html, 2010年02月07日21:55 新浪体育

新浪体育讯

本周五出版的最新一期《汽车运动》杂志，再次邀请前乔丹F1车队技术总监加里-安德森(Gary Anderson)，以一个工程师的专业视角，对2010年F1赛车的设计进行了深入分析，非常值得一看！

原文总共分三大部分，1：2010版规则对新车设计的影响；2：2010年的设计趋势；3：速评参与瓦伦西亚测试的7辆新车。其中第一和第二部分是重点。下面，我们将其编译后呈现给大家。相信对于各位了解今年的赛车设计，会有相当大的帮助！

开场白到此，下面进入加里-安德森原文{注：本文总体上是安德森原文的直译，但为了便于大家理解，我们在每节对应的位置添加了注解。文章部分配图来自意大利老牌F1技术记者皮奥拉(Giorgio Piola)}：

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一，2010版规则对赛车设计的影响

今年规则的修改，包括禁止赛中加油和收窄的前胎，对2010款赛车的设计构成了明显的影响。

去年是这套新规则的开端。如我们所见，某些车队很快找到了解决方案，有些车队却没能。所以今年的重点是如何优化这套规则下的赛车设计。

1，前翼和收窄的前胎

(编辑注：这部分重点强调车头的设计在车身空气动力学体系中的重要性；以及收窄的前胎对空气动力学的冲击)

这项工作从车头开始——包括前翼端板的设计和前翼的处理。我们可以看到在多数车上，这是一个受到相当重视的区域，这是一个对赛车余下部分影响巨大的区域。因为只有前翼总成的尾流允许，赛车其余部分才可能工作的尽可能的好。

这正是为什么F1工程师花如此大精力到车头区域的原因——该区域包括：前轮之间的底盘部分，前刹车通风道，以及前翼和前翼端板。在这一区域，存在各种不同的解决方案，拥有不同复杂程度的设计。从红牛二队非常类似于去年红牛的结构，到可能是最简单的维珍——即便是和雷诺比！

研究水平的高低，以及你能处理到怎样的复杂程度，决定了你能达到的水平。但这的确是赛车上非常关键的区域，因为它严重的影响到赛车的余下部分。

由于前胎靠近驾驶舱一侧减少了25毫米，因此将轻微的改变前翼和前翼端板的设计。这绝不仅仅是在去年的基础上进行微调，然后最大限度的榨取其性能即可；而是需要重新做针对设计，因为来自前胎后方的尾流对赛车的影响相当大。

今年这部分尾流减少了一些——因为前胎收窄了，你可以因此调整前翼的设计。(同时)你会看到这将成为车队在前几个月关注的区域之一，因为他们正在适应。

2，更大的油箱

(编辑注：本部分重点讲述加大油箱带来的问题。可归纳为3点，1)加大的油箱会对今年F1赛车的重量分配和重心高度带来很大影响，轻油排位，满油正赛对F1的重量分配是个挑战，但燃油对车身重量分配的影响，在一定程度上是可以人为控制的；2)关于油箱的设计，高/宽严重受限——空气动力学和重心限制了油箱所能达到的高度，而规则明文规定了油箱的宽度；3，油耗低的引擎，将在今年的比赛中拥有优势)

下面进入规则的另一项修改：加大的油箱尺寸。(关于这点)，如果你(在设计赛车时)只单独迎合更大的油箱，这将导致赛车的长度增加20厘米左右。(但实际上它)会对赛车的重量分配和重心带来很大影响，这是你需要纳入考虑的。

今年的一大问题是排位！因为低油排位，满油正赛会很难处理。你必须为赛车找到适合两种燃油载荷的平衡，让轮胎在两种工况下都有良好的的表现——即既要保证前胎能在排位赛中快速升温，又要防止后胎在正赛中出现过热和过度磨损，这将成为今年的赛车在设计上的一个重大妥协，同时也是车队今年必须深度关注的一个区域。

要寻找这一问题的解决方案，只有靠赛道测试。你想通过室内的动态模拟测试是很难做到的。因为这牵涉到轮胎的耐用性——这是一个未知的东西(你无法模拟)。所以我认为我们将在今年的比赛中看到：有些发车靠前的车，到了正赛可能竞争力会下降。相反，有些排位不佳的车，可能在正赛中拥有不错速度。无疑，这对于提高比赛的观赏性永远都是件好事。

油箱大到一定尺度，一旦使用了一部分燃油，你就可以通过控制燃油在油箱中的存放位置来影响赛车的重量分配，你既可以让它在油箱中前移，也可以让他在油箱中后移。比如说，当比赛还剩2/3时，通过节流，将燃油控制在你想控制的位置上。

关于油箱的设计，在高度上有一定的权衡。你不能把将油箱设计的老高，这会破坏空气动力学。车手头部的保护区域，会自动的给你一个油箱的高度限制。如果你想象一下F1赛车的重心位于赛车基准面以上15厘米，那么如果燃油刚好达到这个高度，就可以降低赛车的重心，因为它低于重心。如果你超过这个点，它就会开始升高赛车的重心。所以这里存在一个改变赛车特征的点——尽管是缓慢的，但影响是相当大的。如果赛车的油箱过高，你将油加满时，重心就会对赛车的性能造成巨大的影响。

所以机械和空气动力学都决定了你不能将油箱做的傻高。与此同时，油箱的宽度在规则中也是定义了的，这方面一直都有规定——总宽0.8米，距赛车中心线不得超过0.4米。另外，赛车底盘的两侧一直都是由空气动力学决定的塑形——让散热器刚好装下，并保证理想的气流流经侧箱。

我相信今年多数车队都将单体壳做成了鞋盒的形状，做成了方形。在尽可能短的长度下放下尽可能大的油箱，但是在整个处理上存在妥协。

另外燃油经济性将成为一件大事！今年会出现某辆赛车在发车时，搭载的燃油比其他车要轻10～15公斤的情况。如果你考虑到每轻10公斤，相当于每圈快0.3～0.35秒的话，这个差距是相当大的。这相当于50～55圈的比赛，平均每圈快0.2秒。所以如果你的引擎拥有好的燃油经济性，优势是相当明显的。

3：双层扩散器

(编辑注：这部分重点讲述在双层扩散器被判合法后，如何进一步发展其设计。加里-安德森提出的建议是：收窄变速箱，升高变速箱，加长扩散器；但他本人在对照F1规则后，仍然不解为什么双层扩散器是合法的。)

自去年的双层扩散器争议之后，每支车队都对规则进行了进一步的学习。我认为今年变速箱的设计将(因此)受到很大冲击。其结果是：为了让双层扩散器发挥更大效力，变速箱需要大幅收窄，升高。

所以你希望扩散器从引擎末端开始，就从变速箱的下方建立起来。这将是我会采取的设计路线。选择加长，或将三方面结合。根据我截至目前看到的赛车，我认为大多数车队都结合了这三条思路(即：收窄变速箱，升高变速箱，加长扩散器)。

到目前为止，我们看到的双层扩散器，依旧被车队的伪装措施掩盖了起来，所以我们眼见的信息并不多。但是随着时间的推移，一切都将浮出水面。

现在你依旧可以再去翻看规则，但仍然搞不懂为何它(指双层扩散器)是合法的。在规则上有个区域，理论上是没有说明两个表面(指阶梯面和基准面)必须结合在一起——而这正是车队当前正在开发的区域。

最终，时间将告诉我们两个答案：第一，各队的方案是否是FIA所说的合法设计，第二，扩散器是否给予了车队期待的性能。

二，我们看到的2010设计趋势

1，高鼻锥

(编辑注：这部分分析了两种不同的鼻锥设计——高鼻锥和低鼻锥的优劣。加里-安德森本人是后一种设计的支持者，因此他很认可MGPW01的鼻锥设计。英国人同时在这里讲述了鼻锥设计的一个重要理论，锥体的外形与升力之间的关系)

关于这一概念，我本人存在一些疑问——因为当前的车队多数倾向于高鼻锥设计。如果要我看，并试着找出我认为正确的解决方案的话，我认为梅赛德斯GP是非常好的妥协方案。W01采用了下探的鼻锥设计，从鼻锥头部到鼻锥底部(指前悬挂位置)的断面形状变化相当大，直到呈V型吸纳来自前翼上方的气流。

所有这些设计，均旨在设法让尽可能多的气流从鼻锥之下/前轮中央流过。这部分气流，以及你能从前翼获得的纯净气流的百分比，能真正让扩散器和车底工作的更加有效。

而高鼻锥方案，对我来讲，依旧存在问号。我并不信奉那种类型的鼻锥设计。如果要我看，我会考虑梅赛德斯GP的路线。那是非常简洁的解决方案。

(当然)采用这种方案(MGPW01)的鼻锥，有两到三个劣势。下探的鼻锥通过撞击测试有一定困难，因为当鼻锥锥头在吸能粉粹的过程中，你会同时得到了一个扭转力矩。不过，这种结构的问题是可以解决的。高鼻锥更容易通过测试，是因为它是相当对称的单元，鼻锥的每一个板块在撞击的过程中都在发挥作用。结果是：如果你采用这种设计，你可以做的更轻。然而，由于它更高，所以就必须在另一方面做出妥协。我真的怀疑高鼻锥是否真能在空气动力学方面给予你优势。

不管怎样，只要鼻锥存在曲面，比如像梅赛德斯GP。气流就会加速从鼻锥上表面剥落，再下沉至侧箱区域。接着你在鼻锥的上方就会获得一定的升力——因为你在这个位置存在低压区。所以越是符合这种气流轨迹的鼻锥，你能摆脱的升力就越少，因此在这方面是存在一定妥协的。

但是，如果采用像梅赛德斯GP的处理方案，在鼻锥的两侧加装沿着锥体爬升的小翼片，并拥有红牛的凸起设计，就可以阻止气流像这样从鼻锥上方剥离。这样做，减少了鼻锥顶部的低压区，所以升力被降低到了最小化。

当然不管什么都存在妥协，但关键取决于你的着眼点是什么。如果你追求的是1公斤的下压力差异，那么梅赛德斯GP和迈凯轮的鼻锥的差距就可以达到这么小。这真的是一个非常细微的数字。

2，引擎盖背鳍

(编辑注：这部分基本是理论教学！着重讲述了背鳍存在的一个重大原因是：当赛车处于弯心时，由于引擎盖两侧的气流不对等导致外侧的车身会获得一定的升力，而加装背鳍则可以有效抑制这一现象的发生。背鳍尺寸的大小，决定了抑制的程度)

当赛车处于弯心时，理论上车辆会和气流方向形成大约5度的偏移角度。所以进入引擎盖两侧的气流并不是对称的。一边的气流会比另一边多。如果气流能以5度的角度越过引擎盖上方溢出。就会导致你处于弯道外侧的车身获得一定的升力，所以加装背鳍之后，减少了这种升力。它使得引擎盖两侧的气流变得更加对称，起到两个效果：1)保持气流吸附于车身表面，帮助尾翼更加有效的工作；2)阻止了引擎盖顶部的负面影响。

这的确是一个雕虫小技，但是如果稍作深究，你会看到运动车配备有这种类型的部件。这可以阻止赛车在打转的情况下空翻。在赛车的车身上，有很多部件可以导致车身表面形成巨大的升力，进而酿成赛车腾空飞起。

如果你观察梅赛德斯GP的引擎盖，很小的一片背鳍足以阻止这样的事情发生。它不需要拥有像其他赛车那么丑陋的外观(指大号引擎盖背鳍)。但是外观丑陋并不碍事，因为你可以张贴更大的广告。

梅赛德斯GP的引擎盖和气箱的处理是非常整洁的。做的非常棒，非常精细，就像鼻锥一样。在这辆赛车上，有很多做的漂亮的地方，但同时也存在有些东西显得比较笨重。

3，侧箱底切

(编辑注：依旧是理论教学，加里-安德森在这里向我们透露了一个有关F1的重要数据关系：当车速固定，如果你能将抵达侧箱前沿的气流速度提高一倍，那么你通过车底获得下压力，将是原来的4倍。现在F1测箱底切的一个思路是，为侧箱导流板开拓安装空间)

在规则的约束范围内，你在赛车的设计上只有有限的发挥空间。但我认为我们能看到的其中一个主题是：侧箱底切，散热器的入口区域，以及不管你采用何种类型的侧箱导流板设计，总之要让它更强的工作。

侧箱位置是一个空气动力学效果非常强大的区域。侧箱导流板的作用是净化来自底盘下方的气流，并设法提高其流速。你能让到达侧箱前沿的气流流速越高，那么扩散器的工作效果就会越好。比如在车速一定的情况下：如果你能让抵达侧箱前沿的气流流速提高一倍，那么你能从车底获得的下压力，将是原来的四倍。

所以工程师都想法设法让气流能加速抵达这个位置，现在底切的设计趋势是：为侧箱导流板开拓安装空间。

位于侧箱转角处的垂直翼片(通常称之为侧箱肩翼)，其作用是：设法阻止来自前轮的尾流侵入这个气流空间，破坏底切的工作。我认为这是一个设计趋势存在分歧的区域，而且我认为有些车队仍需加油赶上。这是一个对车底空气动力学非常有帮助的区域。这里的牵涉到的是5～6个百分点的下压力，也就是每圈可以带来0.5秒的性能差异，而这仅是这个区域的一个微小细节。

三，2010新车第一印象

关于该部分，因为只是加里-安德森根据他掌握的有限信息(比如他尚未见过迈凯轮MP4-25的扩散器设计)，对7辆新车的竞争力做的简单预判，因此我们选择将其略去。感兴趣的朋友，可以登录《汽车运动》杂志的网站(https://www.360docs.net/doc/e48438868.html,)查看。

实际上他这部分的观点可简单的概括为5个短句：1)F10状态良好，形势乐观；2)MGPW01设计精中有粗，扩散器有待发展，3)R30和FW32缺乏新意，对竞争力不抱希望，4)MP4-25总体OK，但稍逊法拉利一筹，5)RB6值得期待！