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新浪體育訊位居汽車運動金子塔尖的F1,由於擁有全球頂級的汽車制造商、第一梯隊的技術供應者以及豐厚的贊助支持,使其在技術競爭上的水平,達到了前所未有的高度,該領域技術的發展速度也因此真正達到了日新月異的程度。本田車隊領隊尼克-弗萊曾表示,F1如今的技術發展速度,已經超過了航天工業。但是與航天工業不同的是,F1的技術較量,是在一定的規則下進行了。這使得每一年的賽車設計,都呈現出新的趨勢。那麼2007年的F1賽車,又呈現出怎樣的設計趨勢呢?
籠統的講,這一代車型由於受普利斯通新後胎結構變弱的影響,車隊紛紛將重心前移。但是,這只是點明了設計大方向的一個調整,如何通過具體的技術手段來實現這個調整,並同時提高其他領域,纔是最重要的。就拿重心前移為例,對F1的技術有所了解的的人都知道,F1賽車的設計必須遵循空氣動力學壓力中心(the aerodynamic centre of pressure,英文縮寫為CofP,也叫下壓力中心)和重心(the centre of gravity,英文縮寫為CofG)之間匹配的原則。通常情況下,下壓力中心(CofP)位於重心(CofG)後面百分之幾的位置。如果重心(CofG)前移,那麼賽車的下壓力中心(CofP)也必須跟著前移。所以前移質量,就意味著工程師必須設法增加賽車前部的下壓力,但是嚴格的規則限制下,如何通過具體的方案來實現該效果,並跑在對手之前,纔是真正考驗工程師智慧的地方。
在F1中,知道該做什麼並不難,重要的是如何去做,這需要的是創造性的思維。下面,我們將對新賽季的F1賽車在六個核心部位的設計進行分析,來幫助大眾了解F1賽車最新的設計趨勢,看看這些工程師,是如何通過他們的智慧,在滿足最新規則的條件下,去提高賽車的每一妙、每一毫秒的。內容主要涉及空氣動力學和底盤結構。
前翼在前翼的設計上,是采用雙片式(單副翼)好還是三片式(雙副翼)好仍然存在分歧,因此兩種設計方案並存的局面,如今仍在繼續。
理論上講,雙片式前翼能夠創造更多的下壓力和擁有更高的效率。但是當氣流發生分離時,這種優勢便會喪失,而且氣流分離在雙片式前翼上更容易出現。為了防止氣流分離,工程師必須打開翼片之間的縫隙,但是雙片式前翼只有一條縫隙,而三片式前翼有兩條,此時三片式設計的優勢便體現出來了,它能更容易的處理氣流分離的問題。
在2007年,雙片式設計仍然是更受歡迎的選擇,只有邁凱輪、紅牛、紅牛二隊和世爵采用了三片式設計。其中邁凱輪的前翼尤為特別,鼻錐是與中間的翼片相連,而不是采用傳統的方案,與最底層的翼片相連。該設計除了能讓翼片各部分負荷分配的更均勻外,更重要的是能夠讓最底層翼片中間的氣流暢通無阻。但是在瓦倫西亞測試時,由於無法為這類要求全下壓力的賽道,調整出必須的翼片角度,邁凱輪暫時放棄了這種新設計的翼片,改用去年摩納哥站的版本,舊翼片的安裝更加傳統。
寶馬和本田都采用的是雙片式設計,並沿用了雷諾在2005年率先引入的附加小翼。而雷諾、法拉利、豐田、威廉姆斯和超級亞久裡,都采用了從端板直接拉到鼻錐上的附加翼設計,該方案最早由法拉利推出,曾因為可發生變形而被FIA勒令強化結構。
在前翼的設計上,除了副翼數量和附加翼方案存在兩派外,主翼與端板小翼的相對比例也存在兩個設計流派:其中邁凱輪、紅牛、紅牛二隊屬於寬端板小翼、短主翼設計,而餘下的法拉利、雷諾、寶馬、豐田、本田、超級亞久裡、威廉姆斯和世爵,則屬於窄端板小翼,長主翼設計。
前懸掛現在,傳統的單龍骨前懸掛安裝方式已完全消失。為了釋放鼻錐下方的氣流,讓其暢通無助的流向車底、側導流板和側箱,龍骨已經被各種不同的安裝方式替代。雷諾的新車R27,保留了大家熟悉的『V型』龍骨設計。這種方案的特點是,在給予懸掛單龍骨一樣的幾何結構的同時,又不對氣流造成限制。而其餘的車隊,則采用了花樣繁多的零龍骨或者雙龍骨設計。
其中邁凱輪和威廉姆斯是嚴格意義上的零龍骨設計,其前懸掛的下叉臂,直接安裝在單體殼底部的直角邊緣;而寶馬和法拉利略微的延長了其單體殼的底部;最特別的是紐維的新作RB3,他將下叉臂和側導流板的安裝點融匯在一起,類似的方案曾在他設計的邁凱輪賽車上出現過。根據目前的定義法則,很難簡單的將其劃入為零龍骨或者雙龍骨范疇,迄今為止,一個比較恰當的稱謂是『退化的雙龍骨』。
2007年的絕大多數賽車,側箱底部都采用了更加激進的底切。目的是為了在該位置創造低壓區,誘導前方的氣流加速前往補充,結果增加了氣流沿著側箱流向車尾的速度,增加了流經尾部下壓力生成設備(包括剎車通風道、下橫梁翼和外側擴散器)表面的氣流速度,因此提高了下壓力。
從雷諾的R27、紅牛RB3到法拉利的F2007上,我們都能看到采用極端的底切設計。唯有兩家日本車隊:本田和豐田在賽車的這個部分,有著不同的哲學。兩輛賽車的側箱都沒有明顯的的底切。取而代之的是,更多的依賴於位於側箱拐角處的大尺寸的側箱翼。它的作用是:迎接來自前輪的氣流,將其順直後沿著車體向後疏導。
雷諾使用後視鏡實現了類似的功能,但是其車手抱怨,來自旋轉的前輪的氣流極不穩定,這些不斷改變方向的氣流在撞上後實鏡後導致震動嚴重,後方視線因此受到影響。為克服這一設計弱點,雷諾後來通過增加兩根支臂讓結構得到強化。邁凱輪與雷諾的思路相仿,只是實現手段不一樣,他們是在煙囪上增加了一個氣流分割片,用於疏導氣流,但是在後來的試車中,發現作用不夠明顯,因此也采用了大尺寸的側箱翼。
鼻錐側箱底切加深和可樂瓶區域進一步強化後(指尾部低位置車體[俗稱車腰]收的更緊後),需要從前部獲取更多的氣流。結果是,更高的鼻錐成為2007年這一代車型設計的趨勢。寶馬F1.07,便是一個通過提高前鼻,以實現更大的氣流輸送量的典型例子。關於鼻錐,還需特別提到的是,為了滿足FIA再次提高的前部撞擊要求,很多車隊采用了加長鼻錐的方式來實現更高的能量吸收能力,因此鼻錐加長也是今年賽車設計的另外一個趨勢。
擴散器2007進一步提高的尾部撞擊測試,給法拉利去年復雜的擴散器設計帶來了巨大的影響。原因是法拉利為了給予中央擴散器最大的尺寸,將下橫梁翼劈成了左右兩部分。但是由於新賽季提高了尾錐的抗撞擊要求,並嚴格限制尾錐的安裝位置,使得中央擴散器的氣流受到了嚴重的阻礙,因此大尺寸中央擴散器的優勢,受到了限制,出於這個原因,法拉利加長了賽車軸距。目前,只有威廉姆斯的FW29,還在追隨法拉利的這種設計。而且法拉利和威廉姆斯,還在側擴散器的上方,新增了一個氣流通道。
同樣在該位置增加氣流通道的還有邁凱輪、本田、超級亞久裡和世爵。其作用是引誘高壓作用到該位置的氣流上,讓其從擴散器上方流過,防止被吸向車底,導致在擴散器通道中,形成反向的氣流。須知,賽車的腰部收的越緊,這種問題就會越嚴重。從目前測試的空氣動力學套件來看,還剩下雷諾、寶馬、豐田和兩支紅牛車隊沒有加裝這類設備,但是寶馬和豐田已經在該位置上增加了一個上翹的翼片(法拉利率先在2006年引入),目的是起到相同的作用。
尾翼尾翼的設計如同前翼一樣變得越來越復雜,而且存在不同的派系。但是采用中央雙支柱已成為大勢所趨,這個設計最早是本田在兩年前率先引入的。今年的賽車,只剩下寶馬、豐田仍然采用單純的端板固定方式。其中雷諾和法拉利是在2006年實現的設計轉變,而威廉姆斯、紅牛和邁凱輪則是今年纔開始。
除了尾翼的安裝方式,如今賽車主副翼的形狀也變得越來越考究,目前只有寶馬、世爵和本田還在采用最原始的直板式,其餘的車隊的翼板都非常復雜。特別是雷諾,繼續采用了中間細兩頭寬的反傳統設計。該設計的優點有二,一是能夠讓整個翼片寬度上,下壓力負荷的分配更加均勻,第二是能夠讓賽車在彎道的初段更穩定,讓車手的操控信心更足。傳奇設計大師紐維在其RB3上,也拷貝了這一設計概念。
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