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2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

发布时间:2012年05月29日 00:27 | 进入汽车论坛 | 来源:新浪体育频道 | 手机看视频


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  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!

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  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

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  (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

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  (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。

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  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

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  (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

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  (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

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

  (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(www.AUTOSPORT.com)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!

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  附:加里-安德森个人简介

  加里-安德森,英国赛车工程师!自幼迷恋赛车,梦想成为赛车手。19岁在布兰兹-哈奇赛道做机械师,首次踏入赛车圈,随后转投布拉汉姆赛车公司,协助设计F3赛车。1975年,曾驾驶自己设计的赛车,以车手身份参加Formule Libre,并赢得过比赛。

2010年F1技术特辑!深度解读新赛车设计

加里-安德森

  但机械才是其强项!1991年,安德森加盟新成立的乔丹F1车队,为其设计了首款F1赛车191;并从次年起出任技术总监。安德森设计的赛车首次赢得F1比赛是1998年达蒙-希尔驾驶乔丹198在斯帕夺冠。此间他曾收到过来自法拉利和迈凯轮的邀请。

  1998-2000,安德森改换门庭,前往斯图尔特,美洲虎车队效力。由他介入发展的斯图尔特-福特SF3赛车,1999年在在欧洲站夺冠。2001年,安德森离开F1围场踏上北美之路,为雷拉德(Reynard)公司研发CART赛车,但一年之后便重返旧主乔丹。2002~2003年间一直出任车队顾问。

  目前安德森处于半退休状态。除了以顾问身份为意大利达拉拉赛车公司工作外;还偶尔做客电视台担任解说嘉宾;为赛车媒体撰写技术专栏,包括《汽车运动》。

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  • 赛车
  • 法拉利: 法拉利(Ferrari)是一家意大利汽车生产商,1929年由恩佐·法拉利(Enzo Ferrari)创办,主要制造一级方程式赛车、赛车及高性能跑车。法拉利是世界上最闻名的赛车和运动跑车的生产厂家,早期的法拉利赞助赛车手及生产赛车,1947年独立生产汽车,其后变成今日的规模。菲亚特(FIAT)公司拥有该公司50%股权,但该公司却能独立于菲亚特公司运营。法拉利汽车大部分采用手工制造,因而产量很低,年产量只有4000辆左右。公司总部在意大利的摩德纳(Modena)。 来自:互动百科