2022年F1技術(shù)規(guī)則大改究竟改了什么?

在今年英國(guó)大獎(jiǎng)賽之前的周四,F(xiàn)1官方首次發(fā)布了2022年全新技術(shù)規(guī)則下的F1賽車等比例模型,這標(biāo)志著距離F1的新時(shí)代又近了一步。2019年8月F1官方首次披露新車的風(fēng)洞模型,同年10月F1官方正式發(fā)布全新技術(shù)規(guī)則,但受到疫情影響,F(xiàn)1官方在2021年3月宣布將全新的技術(shù)規(guī)則推遲到2022年引入。那么這堪稱F1史上最大的一次技術(shù)規(guī)則調(diào)整究竟改了什么?本文整理了各方的信息,以供交流。

空氣動(dòng)力學(xué)
空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)則大改是2022年F1技術(shù)規(guī)則大改的核心,當(dāng)然這一點(diǎn)從發(fā)布出來(lái)的樣車模型就顯而易見(jiàn),新車的外觀相較于現(xiàn)款F1賽車的外觀出現(xiàn)了巨大的變化。
地面效應(yīng)底板:從2022年開(kāi)始,地面效應(yīng)底板將再次大幅應(yīng)用在F1賽車上。地面效應(yīng)底板在上世紀(jì)70-80年曾是車隊(duì)們研發(fā)的熱點(diǎn),但出于安全原因的考慮,最終地面效應(yīng)底板在1982年底被禁止。但有別于上世紀(jì)帶有側(cè)裙邊的全封閉式地面效應(yīng)底板,明年F1賽車的底板不會(huì)帶有側(cè)裙邊,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是用具有兩條長(zhǎng)氣流隧道的底板代替了目前的水平底板,這個(gè)新的底板設(shè)計(jì)將確保賽車的總下壓力有更大的比例是來(lái)自于車身下部。有助于創(chuàng)造一個(gè)更干凈的尾流和一個(gè)對(duì)前車尾流不太敏感的空氣動(dòng)力學(xué)平臺(tái)。

前翼:結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化,翼片直接與前鼻錐相連,而不是目前主翼板通過(guò)連接片與前鼻錐項(xiàng)鏈的方式,前翼的組成翼片數(shù)量降至四個(gè)。F1官網(wǎng)的文章中稱新車的前翼簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一個(gè)“防外洗”的前翼,在跟車時(shí)能產(chǎn)生一致的下壓力,并控制好前輪產(chǎn)生的亂流。

尾翼:目前F1賽車的尾翼會(huì)將氣流向上方和向外推送,將后面的賽車置于臟空氣之中。相比之下,2022款賽車尾翼的形狀和位置將創(chuàng)造一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣流,這個(gè)旋轉(zhuǎn)氣流將控制輪胎產(chǎn)生的亂流并將其卷入從擴(kuò)散器中出來(lái)的氣流當(dāng)中,形成一個(gè)看不見(jiàn)的“蘑菇”形氣流尾跡。同時(shí),后方的賽車將會(huì)穿過(guò)干擾更少的干凈氣流。
DRS:2022年F1技術(shù)規(guī)則3.10.10明確寫道了有關(guān)DRS的規(guī)則條款,所以肯定有DRS,只不過(guò)通過(guò)樣車模型看不出來(lái)DRS的設(shè)定方式。

前輪導(dǎo)流翼片:很多人都注意到了前輪上有一對(duì)小翼片,它們的作用是幫助控制前輪產(chǎn)生的亂流,并使亂流遠(yuǎn)離尾翼。其作用有點(diǎn)類似于現(xiàn)在前翼產(chǎn)生的渦流,但現(xiàn)在的方案在跟車時(shí)會(huì)令氣流變得非常敏感。
輪轂罩:輪轂罩自從2009年之后再度出現(xiàn)在F1賽車上,并且在2022年的F1賽車上是強(qiáng)制性的,它可以對(duì)車輪的氣流起到很好的控制作用。

另外從明年起我們?cè)僖部床坏綇?fù)雜的破風(fēng)板了,不過(guò)從2008年之后車身上禁止的百葉窗冷卻出口將再次回歸。

空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)則大改的目標(biāo)
目標(biāo):減少亂流,降低跟車難度,增加超車可能性,創(chuàng)造更接近的比賽場(chǎng)面。
超車?yán)щy是F1長(zhǎng)期以來(lái)想要解決的問(wèn)題,大家可能還記得在2019年進(jìn)行過(guò)一次簡(jiǎn)化空氣動(dòng)力學(xué)套件的規(guī)則小改,目標(biāo)也是為了減少亂流??梢酝ㄟ^(guò)下面這個(gè)動(dòng)圖,看一下目前跟車的亂流效果(原圖來(lái)自SimScale和CREO Dynamics)。

當(dāng)空氣穿過(guò)前車的空氣動(dòng)力學(xué)套件后,它會(huì)失去能量并且減速。這種低速氣流會(huì)導(dǎo)致湍流,緊接著形成一團(tuán)熱的、不穩(wěn)定且混亂的氣流,讓后車迎面通過(guò)。
在直道上,由于外洗效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致車后的尾流有一部分繞開(kāi)后車運(yùn)動(dòng),而前車相當(dāng)于在空氣中有效地開(kāi)了一個(gè)“洞”,后車會(huì)迎面遇上更少的空氣,所以后車的阻力會(huì)有所降低,以增加速度而產(chǎn)生超車。
但在彎道中,前車產(chǎn)生的亂流會(huì)很大程度影響到后車的空氣動(dòng)力學(xué)效果。根據(jù)F1官方的數(shù)據(jù),現(xiàn)行規(guī)則下的后車距離前車20米時(shí),后車會(huì)損失35%的下壓力。而當(dāng)后車距離前車10米時(shí),后車會(huì)損失46%的下壓力。
而在2022年的新規(guī)則下,當(dāng)后車距離前車20米時(shí),后車僅會(huì)損失4%的下壓力。當(dāng)后車距離前車10米時(shí),后車損失的下壓力僅有18%。這意味車后車在跟車過(guò)程中能以良好、穩(wěn)定的狀態(tài)和速度過(guò)彎,以創(chuàng)造出緊密的比賽場(chǎng)景。


車身尺寸和賽車最低重量
近些年來(lái)F1賽車變得越來(lái)越大、越來(lái)越重,車迷們很關(guān)心2022年新車的車身尺寸和賽車重量有沒(méi)有降低。
那么在2022年F1技術(shù)規(guī)則3.4整體尺寸中有寫道:
3.4.1 除了輪胎和輪轂罩以外的其他部件,不得超過(guò)車輛中心線兩側(cè)1000mm。也就是說(shuō)2022年的賽車最大寬度與現(xiàn)在保持一致,還是2米。
3.4.2 前軸中心線到后軸中心線之間的距離不得超過(guò)3600mm。這將最大軸距限制在了3600mm,與現(xiàn)在的賽車相比有微微降低。
賽車的最低重量方面,由于單體殼等部位引入更安全的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),加上更重、更結(jié)實(shí)的輪胎,2022年新車的最低重量將從現(xiàn)在的752kg增加到790kg,增重約5%。

18英寸輪胎
2022年F1賽車上的另一個(gè)顯著變化就是輪胎,從13英寸變成了18英寸,準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是輪輞的直徑增加了。自上世紀(jì)60年代以來(lái),小尺寸的輪胎一直在F1中占據(jù)主導(dǎo)地位,但從明年起大尺寸輪胎將會(huì)投入使用。

2022年的F1輪胎寬度將保持不變(前胎305mm,后胎405mm),但輪胎直徑將有所變化。2022年F1技術(shù)規(guī)則中對(duì)于輪胎尺寸的規(guī)定在10.8.1,干胎的直徑不超過(guò)725mm,雨胎的直徑不超過(guò)735mm。而目前的F1輪胎尺寸規(guī)定干胎的直徑不超過(guò)670mm,雨胎的直徑不超過(guò)680mm。
最顯著的變化是輪胎的扁平比會(huì)有所降低,使F1的輪胎更加接近于民用車。扁平比是指輪胎的橫斷面高度與橫斷面寬度的比值,即高寬比。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),2022年的F1輪胎在視覺(jué)上給人的感受就是胎壁變得更薄,輪輞變得更大。
引入新輪胎的目標(biāo)是減少當(dāng)輪胎滑動(dòng)時(shí)的過(guò)熱情況,同時(shí)低扁平比輪胎的胎壁形變更少,有利于減少因形變而帶來(lái)的氣流變化。所以,新輪胎也是F1技術(shù)規(guī)則大改中非常重要的一環(huán)。

動(dòng)力單元與生物燃料
2022年F1依然將保持現(xiàn)有的1.6L V6渦輪增壓引擎配合ERS能量回收系統(tǒng)組成的動(dòng)力單元,但各家制造商在2022年投入使用的第一版動(dòng)力單元將一直凍結(jié)研發(fā)至2024年底,動(dòng)力單元的新規(guī)則將在2025年到來(lái)。
但從2022年起,F(xiàn)1燃料中的生物燃料比例將從現(xiàn)在的5.75%提升至10%,即使用E10燃料。E代表乙醇,10代表乙醇在混合物中所占的比例。這些乙醇必須是以可持續(xù)方式生產(chǎn)的第二代生物燃料,而F1致力于在不久的將來(lái),引入100%的生物燃料。

(以下為查閱到的關(guān)于生物燃料的一些補(bǔ)充)
什么是生物燃料?
泛指由生物質(zhì)組成或萃取而成的固體、液體或氣體。它們具有可再生性,因此是石油等化石燃料很好的替代品。
生物燃料的種類
生物燃料可分為三種 – 第一代、第二代和第三代。
第一代生物燃料使用糖、淀粉、植物油或動(dòng)物脂肪作為來(lái)源,運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)。由于其原料也是食物的來(lái)源, 因此“食物還是燃料”的辯論成為第一代生物燃料的一個(gè)重要問(wèn)題。
因?yàn)榈谝淮锶剂系纳a(chǎn)可能威脅糧食的供應(yīng)和生物的多樣性,因此有其局限性。為了解決日益增長(zhǎng)的生物燃料的需求,開(kāi)發(fā)出了第二代生物燃料。這些第二代生物燃料的生產(chǎn)來(lái)源為非食品作物或被認(rèn)為是廢物的不可食用的糧食作物的一部分,例如莖、皮、木屑、水果皮和脫皮等。
據(jù)專家介紹,第二代生物燃料比第一代生物燃料能節(jié)省更多的溫室氣體排放,但是由于第二代生物燃料的生產(chǎn)涉及從木質(zhì)或纖維生物質(zhì)中提取有用的原料,因此其生產(chǎn)更加復(fù)雜。
第三代生物燃料是產(chǎn)自藻類的燃料。藻類燃料的生產(chǎn)涉及藻糖的發(fā)酵。
生物燃料與碳中性二氧化碳
生物燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生碳中性二氧化碳,因此是替代化石燃料的很好選擇。碳中性二氧化碳不會(huì)對(duì)生物圈的碳濃度產(chǎn)生任何凈影響,因此其碳足跡為零。
生物質(zhì)燃燒時(shí)釋放二氧化碳,而二氧化碳又被植物(生物質(zhì)的來(lái)源)吸收。通過(guò)此循環(huán),植物從大氣中吸收碳,然后在燃燒時(shí)又將碳排放至大氣中。這種平衡使生物質(zhì)成為碳中和的生物質(zhì)。

懸掛
懸掛與車身連接的方式進(jìn)行簡(jiǎn)化,梅賽德斯采用的延長(zhǎng)懸掛連接點(diǎn)的方法不再適用。禁止液壓懸掛,這意味著只能用彈簧和阻尼器可以控制剛度。引入標(biāo)準(zhǔn)的胎壓監(jiān)測(cè)傳感器,這樣FIA和輪胎供應(yīng)商即可掌握車隊(duì)們?cè)诒荣愡^(guò)程中的輪胎運(yùn)行情況。

零部件分類
F1的零部件將分成五類,以幫助車隊(duì)們?cè)陬A(yù)算帽下節(jié)約成本。
列表部件:列表部件依然是需要各個(gè)團(tuán)隊(duì)自行研發(fā)和制造的部件,并且獨(dú)立掌握知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
標(biāo)準(zhǔn)部件:由指定供應(yīng)商設(shè)計(jì)和制造的部件,包括燃油泵和輪胎壓力傳感器等零件。
可轉(zhuǎn)讓部件:指可以從一個(gè)團(tuán)隊(duì)提供給另一個(gè)團(tuán)隊(duì)的部件,例如變速箱和液壓系統(tǒng)。
指定部件:指團(tuán)隊(duì)自己打造的零部件,但零部件需要符合一套指定規(guī)范。
開(kāi)源部件:指團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)自己的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì),但必須向所有其他團(tuán)隊(duì)提供完整設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的部件。
詳細(xì)的零部件清單請(qǐng)見(jiàn)2022年F1技術(shù)規(guī)則第164-172頁(yè)的附錄五。

2022年F1技術(shù)規(guī)則大改將會(huì)產(chǎn)生非常巨大的影響,加上已經(jīng)在實(shí)行的預(yù)算帽和空力研發(fā)比例浮動(dòng)規(guī)則,明年起F1將會(huì)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代!