【F1】深度 2017技术规则大改分析

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    二帅forza
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    注册日期:  2016/11/24
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    2017赛季预示着F1另一个崭新的开始。赛车方面巨大的改变除了会带来强烈的视觉冲击外,还会起到机械学以及空气动力学效果。

    这次技术规则大改的首要目标之一便是将圈速减少5秒钟,这使得Pirelli下赛季将提供更宽的轮胎。同时也将有其他不可胜数的赛车空气动力学表面的变化来确保圈速的提升。

    这么多空气动力学方面的变化中,最值得注意的还是赛车三角形的鼻翼与尾翼和侧箱前沿的变化。

    尽管这些改变会使得赛车的外形更具侵略性,也更有未来感,这也不得不使赛车设计者重新考虑赛车周围的空气流向。

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-2016-2017-bottom-view-comparison
    2016-2017赛季赛车底部视图对比
    照片来源:Giorgio Piola

    以下为具体变化简介:

    鼻翼
    鼻翼在整车性能表现方面起着至关重要的作用,它也是赛车行驶中接受气流的第一部位,因此比起其余部位来说显得尤为关键。同时,它也是最接近于前轮胎的部件,这也使得其成为了如何使前轮所产生的气流去影响赛车其他部位的中枢所在。

    另外,开轮赛车所受的阻力大概有40%来自于轮胎,若是未经过处理的话,设计师的首要目标便是寻找一个更好的阻力系数。

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-ferrari-f2008-and-f60-top-view-comparison
    法拉利F2008与F60俯视图对比
    照片来源:Giorgio Piola

    如上图所示,2009赛季实施的技术规则大改迫使设计师重新思考几年来的所做的同一件事情。赛车鼻翼中部增加了一块空挡,同时为与赛车宽度匹配,鼻翼宽度也有所增加。但也许导流板尺寸减少的越多,便能更好地去处理前轮所产生的气流。

    与此同时,为了减少所能得到的整体下压力水平,赛车后部也做出了相应的尺寸减小以适应这些改变。但是受后部的改变影响最大的还是赛车的前沿部分。

    当然在此后的几年中,这些部位的尺寸由不断地进一步缩小,同时鼻翼也变的更窄。这些使得设计师们不得不采取outwash的导流形式,代替此前的inwash。

    Outwash鼻翼设计的目的在于向外扩散前轮产生的气流,从小导流板上使其扩散出去。较于之前的设计,这也使得底盘与侧箱前沿所受保护减少。

    鼻翼上由中心部位与边缘交汇形成的Y250部分,过去被用来保护轮胎所产生的强大气流,在旧规则之下,起到了一种扩大版导流板的作用。

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-2016-2017-front-wings-comparison
    2016/2017赛车鼻翼对比
    照片来源:Giorgio Piola

    2017赛车一定程度上来说有点像是一做未完工的房子。鼻翼搭配中端空挡,尽管Y250涡旋与方向比起底盘而言受赛车中部部件影响更多,但赛车上还是增加了能够展现Y250设计师天马行空创意的三角形状的前部件。同时鼻翼的最短长度自850mm增加至了1050mm。

    鼻翼的宽度方面,也从1650mm增加至了1800mm,也将使其更有利于适应明年从245mm增加至305mm的轮胎。

    导流板

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-mclaren-mp4-31-front-wing-fins-bottom-view-mexica
    墨西哥大奖赛麦克拉伦MP4/31赛车鼻翼散热片俯视图
    照片来源:Giorgio Piola

    当看到这段信息时,你或许会期待outwash版的鼻翼能够延续下去,但是实际上这会是鼻翼后部更大的导流板的重新引入。正如我们之前所提到的,它们起到的扩散前轮气流的作用将改变鼻翼的设计方式。

    我们已经见识并讨论过车队们将如何潜在地助长inwash的设计理念,尽管一些outwash风格的设计能够干涉轮胎外侧所涌出的气流,麦克拉伦赛车的发展版鼻翼(如上图所示)指向这一方向。

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-mclaren-mp4-17d-ferrari-f2004m-and-sauber-c22-bar
    麦克拉伦MP4-17D,法拉利2004M与索伯C22赛车导流板对比
    照片来源:Giorgio Piola

    这次规则大改是有史以来第一次旨在提升赛车速度而改变赛车外观。前两次2009年与2014年的大概则是显著降低赛车下压力,减少速度的同时提升了赛车的安全性。

    以此出发,我们在理解底盘前部会变得多么复杂,同时上下两端又会有多少附加物时,可以将2009年之前的赛车作为基准。

    如上图所示,2003年与2004年的赛车证明了在那个年代,赛车充满着扩散或改变气流形状的解决部件,可见当时赛车技术性是多么的盛行。

    导流器

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-2017-aero-regulations-plank-design
    2017赛车空气动力学规则——木板模型
    照片来源:Giorgio Piola

    F1赛车底部一处空隙是一块木板,在其前端便是分流器,或者被称作“T盘”。这种设计对于单座赛车来说是一种惯例,因为赛车行驶过程当中是“倾斜”的,赛车鼻翼向下倾可以为其带来一定的机械学与空气动力学方面的优势。

    从空气动力学的角度来说,采用这种设计有两个主要的原因:一是使鼻翼产生地面效应(使赛车做到“贴地飞行”),二是增加扩散器的扩散系数。

    倾斜的量是受木板前端触碰地面时的限制的,这也是为了妥协于规则,防止使用不恰当而导致车手被取消参赛资格。

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-t-tray-strength-test-2016
    2016年的T盘硬度测试
    照片来源:Giorgio Piola

    对于2017年的赛车,木板位置较于今年距离前轮中线的位置将远100mm。此举也增加了对于新规则的挑战。该部分所受的力并未发生变化,但就倾斜赛车而言则有了更多的余地。若是能够被利用的话,就可以潜在地提升赛车的下压力。

    扩散器

    f1-giorgio-piola-technical-analysis-2016-2017-aero-regulations-rear-view
    2017年空气动力学规则 后部视角
    照片来源:Giorgio Piola

    赛车后部的各种尺寸变化为设计师们提供了扩散器设计的广阔空间。扩散器位置将从后轮中线前移175mm而不是现在的恰好位于后轮中线位置。与此同时,扩散器的宽度与高度皆被增加了50mm,前者至多1050mm,后者至多175mm。

    当然,将扩散器安于后轮中线之前意味着其将被分为3块区域。与此同时木板将继续连接至后轮中线,意味着中部区域相较于赛车外部会是不同的等级,甚至比目前的赛车对比要更加的明显。

    小结
    2017年的技术规则大改是向一个完全不同的不同方向迈出的勇敢一步,将会如FIA期许的那样,较2014赛季的圈速提升五秒钟。

    很显然,赛车在处理整车从鼻翼一直到倾斜的尾翼的气流方面,将会有着极大的不同。

    然而,新的技术规则的框架与现存解决方案的交流方面的对抗,也将不可避免地使设计师的设计路线处于半固定状态。

    即便如此,任何一种如此巨大的规则大改都将毫无疑问地导致几次关键性的技术改进,而这些改进又将致使一整个赛季车队之间展开激烈的、引人聚焦的研发竞争。

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