【技術(shù)】再見了,破風(fēng)板

? ? 本文轉(zhuǎn)自Motorsport.com,作者M(jìn)atthew Somerfield&Giorgio Piola
????多圖警告,科技澀圖警告
????周末繼續(xù)更新2021技術(shù)總結(jié)

????在2022版的技術(shù)規(guī)則中,破風(fēng)板這一部件將正式從賽車上移除,取而代之的是為底盤下方的地效組件引入氣流的進(jìn)氣口。在這一關(guān)鍵部件經(jīng)歷了近30年的發(fā)展并即將走到這一段歷史的終結(jié)時(shí),我們不妨來回顧一下它的發(fā)展歷史。

????羅斯布朗和F1技術(shù)工作小組為了保證新規(guī)則下的跟車容易度,很快就決定了砍掉目前賽車上一系列復(fù)雜的氣動(dòng)解決方案以減少賽車本身產(chǎn)生的亂流。近年來,在規(guī)則逐漸變得開放的情況下,破風(fēng)板部分逐漸發(fā)展成了一個(gè)龐大的、由多翼面構(gòu)成的簇(cluster),但它們?cè)诎l(fā)展的起步階段還非常簡(jiǎn)單。
????1993年,邁凱倫在MP4-8上第一次使用了我們普遍認(rèn)為是“破風(fēng)板”的結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)的破風(fēng)板就是一層被安裝在前懸掛和側(cè)箱之間的簡(jiǎn)單的弧形翼片。邁凱倫在賽季的揭幕戰(zhàn)——南非站上使用了這一新生套件,但在隨后的巴西站中又把它從車上拆除了;在4月的歐洲站中,破風(fēng)板回歸并見證了塞納在多寧頓公園賽道的超神表演,巴西人雖然在發(fā)車階段掉了一個(gè)位置,但在之后的一圈中迅速超越了舒馬赫,普羅斯特,達(dá)蒙希爾和溫德林格殺回第一并最終獲勝。
????在賽季接下來的比賽中,邁隊(duì)對(duì)破風(fēng)板的使用仍然斷斷續(xù)續(xù),先是在摩納哥,然后是匈牙利。不難發(fā)現(xiàn),邁隊(duì)在對(duì)下壓力要求較高的賽道上才會(huì)應(yīng)用破風(fēng)板。

????破風(fēng)板的作用就是通過偏轉(zhuǎn)側(cè)箱和底板后段前方的氣流以改變賽車后部的流場(chǎng),進(jìn)而改善賽車的低速性能。
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????那么在傳統(tǒng)意義上的“破風(fēng)板”發(fā)展出來之前,F(xiàn)1賽車上曾經(jīng)出現(xiàn)過相似的結(jié)構(gòu)嗎?答案是肯定的。破風(fēng)板的原型部件是車隊(duì)們?cè)?0年代中期曾經(jīng)使用過的前輪氣流偏轉(zhuǎn)器,這一部件被安放在前輪后方并用于偏轉(zhuǎn)前輪產(chǎn)生的亂流,在邁凱倫MP4-2B,蓮花97T,阿羅185T等賽車上都能見到基于這一思路設(shè)計(jì)的零件。
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????在1993賽季邁凱倫將破風(fēng)板投入實(shí)戰(zhàn)之后,其它車隊(duì)很快就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)部件能夠給賽車的整體性能帶來的好處,在接下來的一年中,諸多車隊(duì)開始嘗試模仿,貝納通B194和喬丹194就是兩個(gè)經(jīng)典案例。


????法拉利在適配這一部件的過程中遇到了一些麻煩——他們的側(cè)箱結(jié)構(gòu)并沒有給破風(fēng)板的安裝留出足夠空間,為此,法拉利給412T1重新設(shè)計(jì)了一個(gè)側(cè)箱(好嘛,經(jīng)典為了點(diǎn)醋包餃子)。

????在接下來的幾年時(shí)間里,限制F1速度的規(guī)則不斷發(fā)展,車隊(duì)們?cè)诮g盡腦汁與規(guī)則的愿景對(duì)抗,破風(fēng)板部分的研發(fā)也隨著時(shí)間的推移逐漸向多元化演進(jìn),下面是1995-1998年間幾支車隊(duì)的破風(fēng)板區(qū)域設(shè)計(jì),可以看到它們之間具有明顯的差異。





????到了1999年,一個(gè)關(guān)于破風(fēng)板的著名爭(zhēng)議事件發(fā)生了——FIA在賽季即將迎來收官戰(zhàn),埃爾文與哈基寧的戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化階段時(shí)宣布法拉利在馬來西亞站的成績(jī)無(wú)效,原因是F399的破風(fēng)板設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)則的3.12.1條相違背。

????3.12.1條規(guī)定賽車上前輪之后33cm到后輪之前33cm的部分的部件,如果從車輛下方可見,則只能位于參考平面或者某個(gè)水平踏面上(后視鏡除外)。但是法拉利的破風(fēng)板垂直面是向外突出的,這導(dǎo)致這個(gè)垂直面本身有一小部分投影落在了破風(fēng)板踏面投影的外面(小圖黃色高亮區(qū)域),而這個(gè)有意無(wú)意的錯(cuò)誤正巧被賽事干事在賽后車檢的時(shí)候逮到了,于是F399被判定存在技術(shù)違規(guī),當(dāng)站成績(jī)?nèi)∠?/p>
????法拉利馬上提出抗議,他們表示這只是生產(chǎn)上的缺陷,并且對(duì)FIA的測(cè)量方式提出了質(zhì)疑——進(jìn)一步的測(cè)量結(jié)果顯示該踏面外沿和垂直面投影外輪廓之間的距離差能夠落在技術(shù)規(guī)則3.12.6條要求的±5mm范圍內(nèi),而不是賽事干事賽后車檢時(shí)測(cè)得的10mm,法拉利在馬來西亞站的成績(jī)最終被恢復(fù),不過這并沒有幫助埃爾文在日本站拿下世界冠軍,英國(guó)人在收官站以兩分之差惜敗于哈基寧。
????時(shí)間進(jìn)入21世紀(jì),破風(fēng)板迎來了更激進(jìn)的發(fā)展,車隊(duì)們開始在破風(fēng)板本體以外的部分進(jìn)行研發(fā),試圖進(jìn)一步壓榨這一區(qū)域能夠帶來的性能。下面這組圖是2000-2008年間不同車隊(duì)在不同時(shí)期的破風(fēng)板設(shè)計(jì),這也是F1的氣動(dòng)套件朝著巔峰邁進(jìn)的一個(gè)縮影。



























????到了2009年,F(xiàn)1迎來了規(guī)則的巨大變動(dòng),當(dāng)時(shí)規(guī)模尚小的超車工作小組通過更改前翼、尾翼的尺寸,削減車身氣動(dòng)套件等一系列手段企圖增加賽場(chǎng)上的超車次數(shù),破風(fēng)板也是限制對(duì)象之一。FIA的計(jì)劃原本是徹底消滅破風(fēng)板這一部件,但經(jīng)過各車隊(duì)的抗?fàn)?,F(xiàn)IA還是留下了一小塊區(qū)域讓車隊(duì)繼續(xù)享受破風(fēng)板帶來的好處,當(dāng)然,是在相當(dāng)嚴(yán)苛的規(guī)則限制下。
????BGP作為當(dāng)賽季的冠軍,雖然經(jīng)費(fèi)相當(dāng)有限,但他們也抽出人力物力對(duì)這方面進(jìn)行過小規(guī)模升級(jí)。BGP001在賽季后期換裝了更高,更長(zhǎng)的三角形破風(fēng)板(小圖),取代賽季初期使用的較短的階梯形破風(fēng)板。

????2014年,F(xiàn)1進(jìn)入渦輪混動(dòng)時(shí)代,車輛氣動(dòng)方面的規(guī)則也發(fā)生了一些變動(dòng),隨著吹氣擴(kuò)散器的正式移除和一系列其它修改正式應(yīng)用,2014款賽車的下壓力大幅度降低了。同時(shí),由于新的PU引入,賽車的重量也急劇上升,這直接導(dǎo)致那一代賽車的圈速大幅下滑,在鈴鹿賽道上險(xiǎn)些被日本Super?Formula拉爆。為了提升F1的速度(防止F1輸給所謂二線賽事的尷尬場(chǎng)面出現(xiàn)),F(xiàn)IA開始緊急尋找對(duì)策找補(bǔ),在經(jīng)過兩年的準(zhǔn)備之后,2017款賽車橫空出世。
????在2017年的氣動(dòng)新規(guī)中,F(xiàn)IA首先放開了對(duì)破風(fēng)板區(qū)域的限制,更大、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)被允許出現(xiàn)在新的賽車上,這給了設(shè)計(jì)師們極大的自由發(fā)揮的空間。這不僅催生了大尺寸的破風(fēng)板,同時(shí)也導(dǎo)致各種復(fù)雜的外形和繁多的連接件的誕生,車隊(duì)們希望把破風(fēng)板與其周圍的結(jié)構(gòu)通過物理方式連接起來,包括turning vane和側(cè)箱百葉窗在內(nèi)的部件最終構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜但和諧的整體。

????你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)車隊(duì)們開始使用一些小花招在規(guī)則的邊緣游走,這包括了在底板附近的一大堆開槽,讓破風(fēng)板簇的最下層形成了非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為了不重蹈1999年法拉利犯規(guī)的覆轍,車隊(duì)們還在開槽相應(yīng)的投影面上把上層部件的相同位置開了槽。







????為了稍微對(duì)這些車隊(duì)進(jìn)行一下限制,F(xiàn)IA在2019賽季前出臺(tái)了一些關(guān)于破風(fēng)板的規(guī)則修訂,主要是將破風(fēng)板的高度上限下壓了150mm,然后在x軸方向放開了100mm的自由空間。

????不過這樣的規(guī)則修訂顯然力度不夠,之后的兩個(gè)賽季中賽車還是越來越快,直到今年對(duì)底板進(jìn)行了一刀大砍。
????雖然會(huì)有很多人對(duì)2022賽季的F1砍掉破風(fēng)板這一舉措感到歡欣鼓舞,但無(wú)可否認(rèn)的是復(fù)雜的破風(fēng)板結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代F1氣動(dòng)套件急速發(fā)展的縮影,我們甚至有理由認(rèn)為近年的F1破風(fēng)板就算掛在藝術(shù)博物館里也沒有絲毫不妥,他們完全可以與一些精美的藝術(shù)品相提并論。


















