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F1赛车空气动力学解析:一门增加下压力的科学
  时间:2006年09月18日16:11   来源: 搜狐体育    我来说两句我来说两句(0)
 

  在F1赛车运动每秒必争的激烈竞争中,空气动力学扮演了一个非常重要的角色。车队每年花在风洞技术上的资金高达车队总预算的20%,目的是希望他们的赛车速度在拥有了空气动力学的创新设计之后还能再快一些。这项工作的精确度必须要精确到毫米,有句名言就曾这样说到:比赛是在风洞之中获胜,而败北则是在赛道上。

  柯林-查普曼在1972年天才创作为一级方程式的发展指明了道路。这位身兼车队老板、且极富传奇色彩的天才设计师为他的莲花72赛车配备了扁平的车头,然后把庞大的散热器放置在车侧。感谢这项革命性的空气力学设计,再配合尾翼的帮助下,埃莫森-菲蒂帕尔迪为莲花车队赢得了世界冠军。

  空气动力学的重要性主要体现在下压力上,而寻求更大的下压力成为了所有F1车队一种研发动力。赛车的形态需要在电脑、风洞以及赛道上进行测试改进,车翼和导流装置也和赛车尾部的扩散器一样需要精心的设计。

  这种高精确度工作的目的是要完美地引导气流通过车身,从而产生最大限度的下压力。这些下压力可以把赛车‘按压’在赛道上,从而缩短制动距离,提高过弯时的速度。据统计,大约80%的赛车抓地力都是由下压力产生的,剩下的20%则是要归功于轮胎。

  不过下压力并非就是一切:成功的关键在于能否在最大下压力和最低空气阻力之间找到一个平衡点。没有哪种理想调较对每一条赛道都很适合,所以设计师的真正艺术就是要在每场比赛中比竞争对手更加接近理想调较。这不是一件简单的人物,光尾翼就可以有20种不同的调较,而前定风翼的调较则更是多达100种。

  在F1赛车的设计中,空气动力学是最重要的因素。举例来讲,在赛车前轮和侧板之间的空气导管可以比增加2到3匹马力带来更多的速度。只有自己拥有风洞的那些车队才能在这一领域保持一个非常高的研发速度。

  每一年,工程师们花在风洞中的时间高达15000小时,而每个风洞的耗资则是在4500万欧元左右。现代的F1赛车可以在承受4G离心力的情况下还不会在赛道上发生侧滑。空气动力学套件的艺术就是在赛车在可能不具有下压力的情况下还能有较快的过弯速度,如此一来,不仅仅是赛车的性能有所上升,而且还能确保比赛更加的安全。

  据经验估计,大约有35%的下压力是由尾翼产生。不过尾翼同时也能产生巨大的空气阻力,因此F1大奖赛的每站分站赛之前赛车后翼的调较都会发生巨大的变化。就意大利的高速蒙扎赛道来说,在它的长直道和高速弯道上,车队们都会使用平翼来获得尽可能是最快的速度。只有像摩纳哥那样的城市赛道或者是有着许多窄弯的赛道,出现较大倾斜的车翼才会有助于产生尽可能多的下压力,这样赛车就可以较为快速地穿过弯道。

  赛车的前车翼产生的下压力大约是25%,但如果一辆赛车是紧紧跟在另外一部赛车的后面,这个数字就会因为受到气流紊乱的干扰减少到10%。

  剩下40%的下压力由赛车底部的扩散器产生。扩散器是一种气流加速器,其风道和管道把气流引导至赛车的尾部,从而产生巨大的抽吸效应。与F1赛车相比较而言,民用车因为其形状,其升力往往处于中等水平,而速度也是相对较快。因为车轴的负载和驾驶的稳定性都有所降低,所以安全性也同样是如此。设计师的目的就是通过制造最小空气阻力的方式把升力保持在尽可能低的水准。

  “在精确到毫米的程度上需要做许多的细节工作,从让赛车的底部变平滑到优化通过车轮的气流,甚至到赛车尾部的阻流板” 安联技术中心的克里斯托芬-拉特瓦瑟博士表示:“那是唯一一种让空气阻力系数保持在0.30以下的方法,而同时还要让后翼轮轴所受到的升力保持最小水平。不过,任何一个带着顶箱或者自行车行李架的驾驶都会完全地破坏掉所有的这一切研发工作。”

  在F1中也是,尽管规则还是会不断地更改,但空气动力学还是会继续成为该项运动的一个关键性要素。要找出赛车所有可能的调较,研发者还有很长的一段路要走。所以在未来,即使要把速度提高0.01秒也不会是一件简单的事。(王波)

  

(责任编辑:小迈)


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