????本文搬運(yùn)自motorsport.com，作者M(jìn)att Sommerfield，兩篇文章合成一篇了

????如果你熟悉F1的歷史，你就有可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象——有一些在歷史上曾經(jīng)被用過(guò)的設(shè)計(jì)，雖然它們?cè)谶@項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的發(fā)展中由于各種原因被掃進(jìn)了歷史的垃圾堆，但是很多年之后總會(huì)有人從這堆“垃圾”中刨出一些很有用的東西來(lái)，其中一個(gè)非常著名的例子就是我們今天的主角——吹氣擴(kuò)散器。

? ??必須說(shuō)明，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣提高擴(kuò)散器性能并不是紐維獨(dú)創(chuàng)的新招，這一招在上世紀(jì)80年代后期至90年代初期就已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，該設(shè)計(jì)最早可見(jiàn)于1983年的雷諾RE40賽車（下圖1），翻年著名設(shè)計(jì)師John Barnard（MP4系列的開(kāi)山鼻祖，創(chuàng)造性地在F1中引入了碳纖維單體殼設(shè)計(jì)）在MP4-2上就跟進(jìn)使用了幾乎同樣的設(shè)計(jì)（下圖2）。

? ?在此后的時(shí)代中，我們還能在1991年及以前的一系列賽車上見(jiàn)到同樣的設(shè)計(jì)。

????不過(guò)最早期的這些吹氣擴(kuò)散器遠(yuǎn)不像紅牛在2010年重新引入時(shí)效果那么好：你們都知道，吹擴(kuò)額外的下壓力提升是靠廢氣輸出帶來(lái)的，而在引擎的電控系統(tǒng)還不那么發(fā)達(dá)的80年代，吹擴(kuò)真的就是一腳油門下去才有下壓力，這讓當(dāng)年的車手們苦不堪言——這一設(shè)計(jì)的引入意味著許多車手需要改變自己的駕駛習(xí)慣，甚至需要非常反直覺(jué)地控制油門，因此到了90年代，在各種電子系統(tǒng)大行其道，威廉姆斯開(kāi)發(fā)出了效果比先行者們有大幅提升的主動(dòng)懸掛之后，車隊(duì)們就開(kāi)始把注意力轉(zhuǎn)向其它地方（至少車手不用提心吊膽地控制油門了），早期吹擴(kuò)的設(shè)計(jì)也隨之逐漸淡出了人們的視野。之后吹氣擴(kuò)散器沉寂了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，直到2009年一個(gè)設(shè)計(jì)師再一次把這個(gè)東西從垃圾桶里找出來(lái)。

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???

????紐維通過(guò)把排氣管從車身上方移到車身下方重現(xiàn)了當(dāng)年的經(jīng)典設(shè)計(jì)，而在測(cè)試之初他們甚至還通過(guò)在原來(lái)的排氣管出口位置貼上貼紙來(lái)掩蓋他們的真實(shí)設(shè)計(jì)（上圖），當(dāng)然，和預(yù)想中的一樣，當(dāng)其它車隊(duì)看到這一設(shè)計(jì)在空氣動(dòng)力學(xué)上帶來(lái)的好處時(shí)，他們紛紛開(kāi)始選擇效仿。

????但真正幫紅牛在其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手面前確立更大優(yōu)勢(shì)的還是他們的引擎供應(yīng)商雷諾，這家法國(guó)廠商按照紅牛的要求調(diào)整了引擎的輸出mapping以確保在車手松開(kāi)油門的時(shí)候排氣管中也會(huì)有足夠的廢氣排出，因此早年間的吹氣擴(kuò)散器的問(wèn)題也得到了解決——現(xiàn)在它們?cè)谲囀謩x車/駛?cè)霃澲袝r(shí)也能提供足夠的下壓力了。

????FIA顯然也看到了這個(gè)設(shè)計(jì)的巨大優(yōu)勢(shì)，但這也和他們的想法相悖，于是他們打算在2011年修改排氣管出口位置的相關(guān)規(guī)則以確保吹氣擴(kuò)散器被禁止……

????事實(shí)證明這個(gè)所謂的“禁止”計(jì)劃極為失敗，因?yàn)檐囮?duì)們迅速找到了至少3種方案來(lái)應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，于是在2011年，我們看到了花樣更多的通過(guò)廢氣提升氣動(dòng)效率的排氣管布置，包括一些非?！昂堇薄钡脑O(shè)計(jì)，例如當(dāng)時(shí)還叫雷諾的蓮花車隊(duì)（黑色那個(gè)，不是綠色那個(gè)）直接把排氣出口扔在了側(cè)箱進(jìn)氣口下面（下圖示），這一設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)被稱為FFE（Forward Facing?Exhaust），能夠產(chǎn)生足夠的高能氣流封住一些底板下面的亂流以提高賽車性能，蓮花車隊(duì)的測(cè)試顯示這樣的設(shè)計(jì)對(duì)油門開(kāi)度變化是最不敏感的。

????除此以外還有邁凱倫的“扇尾”方案（下圖示），這一設(shè)計(jì)能夠讓尾氣順著開(kāi)槽邊緣向下流動(dòng)，形成一個(gè)封閉底盤的氣流側(cè)裙，和蓮花車隊(duì)的手法相似。這些方案被各車隊(duì)證明都是極佳的下壓力找補(bǔ)方式，而且都是最適于自家賽車的方案。

????紅牛的方案則是最簡(jiǎn)單的：他們回到了最早期的設(shè)計(jì)，把排氣管出口扔到了底盤下面，這一新的設(shè)計(jì)被稱為餡餅式排氣管（pancake exhaust），尾氣會(huì)直接吹向后輪內(nèi)側(cè)和擴(kuò)散器外沿之間的區(qū)域，對(duì)這個(gè)區(qū)域來(lái)說(shuō)引入的這支高速氣流能夠有效地減輕輪胎產(chǎn)生噴射渦的問(wèn)題。

????由于紅牛這一方案的簡(jiǎn)單易行，所以很快招致了其它車隊(duì)的抄襲借鑒：

????很顯然FIA還是不可能放任你們繼續(xù)這么整下去，隨后他們就又找到了新的攻擊點(diǎn)——發(fā)動(dòng)機(jī)是在沒(méi)有車手操作的情況下被自行驅(qū)動(dòng)的，這顯然也與技術(shù)規(guī)則相抵觸。看上去往這個(gè)位置吹冷氣流對(duì)于FIA來(lái)說(shuō)是能接受的最后邊界，這個(gè)方案在結(jié)合部分閉缸技術(shù)，將引擎轉(zhuǎn)化為純粹的氣泵的前提下是可以實(shí)現(xiàn)的。

????之后車隊(duì)們還是忍不住技癢嘗試了熱吹的方案，包括延時(shí)點(diǎn)火和干擾扭矩映射一類的手段都被應(yīng)用到了引擎的電控系統(tǒng)中，從而獲得更大的優(yōu)勢(shì)。熱吹方案其實(shí)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是難以投入實(shí)際應(yīng)用的，因?yàn)檫@樣的操作不僅會(huì)帶來(lái)額外的燃油消耗，而且容易損壞引擎，但如果使用得當(dāng)，熱吹方案帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)將是巨大的。

? ? 這下就過(guò)分了，F(xiàn)IA發(fā)現(xiàn)自己又變成了傻子。

????于是這一次他們打算動(dòng)真格的了，借“在這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，油門踏板已經(jīng)不再只是扮演著控制功率和扭矩輸出部件的角色，而是變成了空氣動(dòng)力學(xué)部件的一部分”這一理由直接在季中禁止了吹氣擴(kuò)散器的使用，同時(shí)規(guī)定當(dāng)車手在松開(kāi)油門踏板時(shí)，引擎的節(jié)氣門開(kāi)度不得大于10%，這樣能夠有效的防止車隊(duì)通過(guò)特殊的引擎設(shè)定，讓車手在松開(kāi)油門踏板的同時(shí)，引擎繼續(xù)向擴(kuò)散器輸入接近100%的廢氣。這一禁令本來(lái)應(yīng)該在西班牙站就正式生效，但由于時(shí)間太緊以及一些車隊(duì)的反對(duì)將其推遲到了7月的英國(guó)站生效（然后法拉利就奪冠了……），最后這些規(guī)則寫進(jìn)了2012年技術(shù)規(guī)則的5.5節(jié)以及5.6節(jié)。

????在6月中旬TWG舉行的專項(xiàng)會(huì)議中，F(xiàn)IA和車隊(duì)們還達(dá)成了共識(shí)，即在第二年的賽車上只能使用“上出式”的排氣管，從幾何尺度上規(guī)定了排氣管出口的布置位置，并且限定了排氣管的外露段直徑、傾斜角度等一系列參數(shù)（2012年技術(shù)規(guī)則第5.8節(jié)），希望車隊(duì)們從底板吹氣這個(gè)方向上收手。

????單純從原始意義上的吹氣擴(kuò)散器上講，F(xiàn)IA這次的限制是做得非常成功的，但他們肯定想不到技術(shù)團(tuán)隊(duì)們又找到了其它的代替手段……

????吹氣擴(kuò)散器雖然死了，但它的精神永存：車隊(duì)們顯然不會(huì)放過(guò)這個(gè)實(shí)惠又好用的東西，他們繼續(xù)在這個(gè)區(qū)域耕耘，并且又一次繞開(kāi)了FIA的限制（真是悲哀），這一次車隊(duì)們找到的方案是康達(dá)效應(yīng)（Coanda effect，簡(jiǎn)單講就是射流會(huì)有緊貼壁面流動(dòng)的傾向）。

????之前在2010賽季回顧當(dāng)中提到過(guò)，最早找到這個(gè)方案的是當(dāng)時(shí)還在邁凱倫任技術(shù)總監(jiān)的Paddy Lowe，他們從2010年后期就開(kāi)始探索這條路徑并且最終在2012賽季派上了用場(chǎng)。邁隊(duì)在MP4-27的排氣出口外整了一個(gè)吊艙一類的東西，挖出一條氣流通道（如下圖示），這樣從排氣管高速排出的氣流就能拉走附近的氣流，同時(shí)改變高能量的廢氣流動(dòng)狀態(tài)。

????這個(gè)設(shè)計(jì)同樣會(huì)讓氣流導(dǎo)向輪胎內(nèi)壁和擴(kuò)散器外沿之間的區(qū)域——最終達(dá)到的效果和2011年的吹氣擴(kuò)散器基本一致。而邁凱倫領(lǐng)先其它車隊(duì)的一個(gè)地方就是他們的設(shè)計(jì)方案中最關(guān)鍵的一點(diǎn)——新建的這一氣流通道是完全在懸掛側(cè)箱上的，排氣出口也是集成在側(cè)箱中的，因此側(cè)箱側(cè)面的氣流仍然可以順利流向可樂(lè)瓶區(qū)域。

????但有些車隊(duì)顯然抄作業(yè)沒(méi)抄明白。以索伯為例，他們的新方案中氣流通道變成了一個(gè)斜面（此方案也因此被稱為full ramp方案），從排氣出口一路導(dǎo)向了底板（下圖紅色箭頭所示），這會(huì)直接影響到側(cè)箱流向可樂(lè)瓶的氣流——最終的結(jié)果就是有些不倫不類，可樂(lè)瓶區(qū)域的作用和希望用到的Coanda效應(yīng)效果都減弱了（希望你們都知道可樂(lè)瓶設(shè)計(jì)大概是用來(lái)干啥的）。

????紐維很快就明白了邁凱倫的思路。這位前邁凱倫設(shè)計(jì)師認(rèn)為自己老東家的這個(gè)解決方案“不夠優(yōu)雅”，而索伯那套方案更不合適因?yàn)榧t牛非常需要保持住可樂(lè)瓶區(qū)域的作用。于是偉大的紐維同志開(kāi)發(fā)出了一套略顯復(fù)雜但優(yōu)雅，最重要的是非常有效的方案，當(dāng)然同大多數(shù)偉大的設(shè)計(jì)一樣，這個(gè)方案經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次修改才最終成型。

????第一版的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，他們的排氣出口就是從側(cè)箱后面開(kāi)了個(gè)洞，氣流一樣可以緊貼側(cè)箱壁流動(dòng)，完全不影響可樂(lè)瓶區(qū)域的功能。這個(gè)溫和的設(shè)計(jì)方案貫穿了幾乎整個(gè)冬測(cè)，不過(guò)和RB6第一次裝吹擴(kuò)時(shí)在常規(guī)排氣管位置貼的貼紙一樣，這也是一個(gè)障眼法。

????第二版設(shè)計(jì)（應(yīng)該也是第一個(gè)正式版本的設(shè)計(jì)）終于在冬測(cè)的倒數(shù)第二天裝車，這次可以看出紅牛使用了類似索伯的方案，但紅牛還是做了相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。比如開(kāi)槽直接拉到了側(cè)箱和底板的交界處同時(shí)在底板上設(shè)置了新的氣流通道讓側(cè)箱側(cè)面的氣流避開(kāi)排氣管排出的廢氣。這個(gè)方案很好地避開(kāi)了索伯在初期設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的四不像問(wèn)題，但是在賽道上又出現(xiàn)了新的麻煩——在入彎時(shí)這個(gè)凹槽會(huì)讓車輛的表現(xiàn)不太穩(wěn)定。但紅牛的整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都認(rèn)為這種方案才是正確的解決之道，這也引起了他們?cè)谥髮?duì)這個(gè)方案的改進(jìn)浪潮。

????于是紅牛在后期大力沿著“把兩支氣流通過(guò)物理手段分隔”的方向繼續(xù)研發(fā)。雖然在2012年的規(guī)則下大多數(shù)車隊(duì)的設(shè)計(jì)都被限制成了這樣的開(kāi)槽式（無(wú)論是邁凱倫的單獨(dú)吊艙還是紅牛/索伯的整合式開(kāi)槽），但紅牛仍然搞出了好幾組不同的設(shè)計(jì)（下圖所示）

????而紅牛在探索這些不同的解決方案時(shí)也遇到了一定的瓶頸，于是在當(dāng)年中國(guó)站時(shí)瓦特爾換回了季前測(cè)試時(shí)使用的第一版排氣布置方案，他認(rèn)為這能夠幫助他更好地找到問(wèn)題出在哪里，也能幫助車隊(duì)紅牛收集到一些在賽道上真刀真槍干起來(lái)的時(shí)候的數(shù)據(jù)以作出后續(xù)的研發(fā)改進(jìn)

????在紅牛的下一個(gè)版本的解決方案中，他們?cè)诘装迳祥_(kāi)了個(gè)洞（開(kāi)洞被認(rèn)為比開(kāi)槽的效果更好），這成為了當(dāng)時(shí)一個(gè)相當(dāng)大的爭(zhēng)議，因?yàn)檫@可能違反了當(dāng)年的技術(shù)規(guī)則3.8.4，除此之外紅牛還把下層氣流通道又往內(nèi)側(cè)移了一些（圖中右為初版設(shè)計(jì)）。

????此后，紅牛進(jìn)一步優(yōu)化了下層氣流通道的設(shè)計(jì)，而這意味著他們需要把整個(gè)側(cè)箱外殼包括排氣管的位置全部重做一遍。除此之外，排氣管出口位置的包裹也被推倒重做，更大的包圍意味著紅牛可以把營(yíng)造下層氣流通道的隔斷放到車身“內(nèi)部”（大圖，小圖為第二版設(shè)計(jì)）（譯注：這實(shí)際上可以看做紐維還是向邁凱倫的思路靠攏了）

????到了這個(gè)階段，紅牛終于解決了他們的賽車尾部不穩(wěn)定的問(wèn)題，車輛在剎車區(qū)和彎中的表現(xiàn)更可控了。同時(shí)這也意味著紅牛在此區(qū)域的繼續(xù)開(kāi)發(fā)就可以追求額外的性能提升而非查漏補(bǔ)缺，紅牛因此進(jìn)一步改進(jìn)了排氣管出口和下層氣流通道的外形，雷諾也帶來(lái)了一套全新的軟件讓紅牛賽車的尾氣氣流更加穩(wěn)定。在下圖中可以更清晰地看到紅牛的設(shè)計(jì)是如何將兩支分工不同的氣流分開(kāi)的。

????后期紅牛還發(fā)現(xiàn)了新規(guī)下的排氣管出口布置帶來(lái)的羽流（plume）產(chǎn)生的有害作用。為了柔化這一羽流帶來(lái)的渦流，紅牛應(yīng)用了亥姆霍茲共振腔一類的技術(shù)（譯注：不好意思這東西我實(shí)在一點(diǎn)不懂，看上去這個(gè)是拿來(lái)消除共振的，希望來(lái)個(gè)大佬科普一下-_-||）

????從以上部分的介紹中不難看出紅牛為了解決新排氣管布局帶來(lái)的問(wèn)題做出的巨大努力，當(dāng)然，這并不代表其它車隊(duì)就會(huì)安于現(xiàn)狀睡大覺(jué)。

????索伯是中小車隊(duì)中一個(gè)極好的例子——他們沒(méi)有能力像紅牛那樣拼命研發(fā)不同的版本，因此在短暫地探索了類似紅牛的full ramp+物理分層通道方案之后他們選擇了一個(gè)更簡(jiǎn)單的解決方式：抄來(lái)了邁凱倫的吊艙設(shè)計(jì)……

????法拉利……

????唉，這段我實(shí)在不想寫，但人家原文都寫了我還是得搬過(guò)來(lái)。

????法拉利在這個(gè)賽季走出了一條比較“創(chuàng)新”的道路，即大名鼎鼎的acer管。

????當(dāng)然這東西一開(kāi)始效果奇差，一段時(shí)間之后法拉利才意識(shí)到問(wèn)題——由于設(shè)計(jì)上的某些問(wèn)題，最早的acer管是直接對(duì)著輪胎吹的，于是排氣管搖身一變化身熱風(fēng)槍，輪胎很快就開(kāi)始熱衰竭。之后他們?cè)诎腿_那的第二輪冬測(cè)中帶來(lái)了改進(jìn)（下圖所示）

????在賽季正式開(kāi)始之后，法拉利還嘗試過(guò)至少兩個(gè)不同版本的新排氣管設(shè)計(jì)，不過(guò)在加拿大站中他們還是用上了邁凱倫那樣的常規(guī)方案，這個(gè)版本也是效果最好的（譯注：在此特別感謝b站up主@ zero灬高佬斌 提供的高清視頻資料）：

????（譯注：但法拉利那個(gè)賽季的車輛問(wèn)題遠(yuǎn)不是一根acer管帶來(lái)的……這個(gè)在后面我寫2012賽季的回顧的時(shí)候再說(shuō)吧……）

????除了邁凱倫，“改邪歸正”的索伯和法拉利之外，印度力量、小紅牛和卡特漢姆都采用了這樣的吊艙式設(shè)計(jì)，MGP、蓮花和威隊(duì)則走了另一條路（本文中沒(méi)有提及），只有紅牛在full ramp設(shè)計(jì)的這條道路上堅(jiān)持了下來(lái)并且最終開(kāi)花結(jié)果，瑪魯西亞當(dāng)時(shí)也采用了類似紅牛的設(shè)計(jì)但是受限于車隊(duì)規(guī)模也沒(méi)有辦法繼續(xù)深挖。當(dāng)賽季唯一一個(gè)乖乖按照FIA希望的，一點(diǎn)都沒(méi)用上尾氣提高氣動(dòng)性能的就是一直非常慘淡的HRT……

尾聲

????但FIA并沒(méi)有選擇在2013年再次對(duì)這個(gè)方案動(dòng)刀，一方面是2014年就已經(jīng)確定要引入規(guī)則大改沒(méi)必要再折騰各支車隊(duì)，另外一方面是小車隊(duì)實(shí)在是沒(méi)法再燒錢繼續(xù)跟進(jìn)研發(fā)了。等到了2014年F1重新引入渦輪之后，排氣管的位置就被扔到了賽車的中心線上，有關(guān)吹氣底板的問(wèn)題也就此宣告終結(jié)了。

????帕迪洛維日后回憶起這段日子時(shí)稱這可能是F1在V8時(shí)代最激動(dòng)人心的時(shí)光之一，“我們真正做到了讓賽車在一整圈里不松油門跑完，雖然不是在全扭矩的狀態(tài)下——但全油門已經(jīng)足夠了，老實(shí)說(shuō)我至今都沒(méi)想明白FIA為什么把這種東西視為害蟲”，我相信一些設(shè)計(jì)師和他也有同感，不過(guò)FIA顯然不會(huì)和這幫技術(shù)瘋子共情，而且車隊(duì)能夠提供的預(yù)算也不見(jiàn)得能進(jìn)一步支持他們（無(wú)論是引擎的電控研發(fā)還是物理層面探索不同的排氣布置方案）的軍備競(jìng)賽了，只是FIA自己可能也沒(méi)想到事情到了后面就越來(lái)越不對(duì)勁了……