【技術(shù)歷史】淺析2014賽季的丑陋鼻錐設計由來

????(寫文不易,求關(guān)注求三連)

? ? 大家或許都會永遠記得2014年大修的那次技術(shù)規(guī)則,這不僅象征著F1回到小排量渦增時代,向環(huán)保主義的低頭;更有許許多多值得我們銘記的改革。這次改革不僅促成了梅奔的傳奇時代,也讓人們成功記住了可能是歷史上最丑的一代鼻錐設計:JB鼻
???????? 當然,簡單的一句JB鼻就把所有車隊設計師們的辛勞成果一棍子打死顯然是不太好的,我們在那一年還是能看到一些還算優(yōu)雅的設計——以梅奔為代表的食蟻獸型鼻錐,和以邁凱倫為代表的鷹鉤式鼻錐;當然,我們也不能忘記當年蓮花車隊的奇思妙想,他們開創(chuàng)了F1歷史的又一個先河:采用雙鼻錐而且鼻錐的兩支還不一樣長的Lotus E22。
????我們從結(jié)果來看,JB鼻在當年的下場并不是很好,具有代表性的印度力量和小紅牛還是在中游集團中掙扎,末流中的卡特漢姆,瑪魯西亞也還是被前車遠遠甩在身后。
????對比其它設計來看,采用吸塵器設計的法拉利在2014年一蹶不振,不僅由于新的氣動設計導致賽車性能嚴重下降,當年東拼西湊來(甚至要求超小尺寸卻還是比別人重)的PU以及車隊內(nèi)部日益嚴重的ZZ斗爭也是巨大隱患,這也是法拉利新世紀以來最差的一個賽季,甚至上世紀有沒有比這更差的一年都要讓人好生翻找一番史料。
????紅牛的RB10雖然在散熱上出現(xiàn)了嚴重的問題,但最后沒有大敗虧輸,這還要感謝紐維在氣動上高瞻遠矚的設計,這位英國賽車設計界的傳奇操刀的紅牛RB9的尾翼設計能夠很好地兼容2014年修改后的氣動要求,這也讓紅牛的2014款設計能夠以最小的變化帶來穩(wěn)定性的提升。雖然排氣系統(tǒng)的進一步簡化導致吹氣擴散器被徹底砍掉,但紅牛賽車在高下壓力賽道上的優(yōu)越表現(xiàn)告訴我們:紅牛,還是下壓力永遠滴神。
???? 那么JB鼻到底是如何產(chǎn)生的呢?
?????我們先來講一個上世紀90年代的故事:1990年,Tyrrell車隊(本田,BGP以及現(xiàn)在的梅奔的前世,和Colin Chapman領導的蓮花車隊一樣,在賽車設計上往往能夠創(chuàng)造革命性改進,著名的六輪車,X-wing等設計都是出自這支車隊之手,如果說蓮花車隊推動了底盤和賽車整體的設計進步的話,這支泰瑞爾車隊就是在各個小處推動F1的設計理念進步)帶來的019賽車創(chuàng)造性地使用了高鼻錐的設計,這一設計旨在讓更多的氣流流入車身下部,并將更多地氣流送到擴散器處,以此獲得更高的下壓力。雖然當年兩位車手,阿萊西和中島悟(后來的勒芒冠軍,前F1車手中島一貴的父親)的成績并不好看,也沒有進入領先集團去和當時正處巔峰的邁威甚至法家這三家掰掰腕子,但這輛車的高鼻錐設計卻讓底盤帶來了更高的下壓力,這在兩條對底盤下壓力要求極高的賽道上得到展現(xiàn):在摩納哥站,泰瑞爾拿到了當年的最佳完賽名次:P2,最終阿萊西僅輸給塞納一秒;在亨格羅寧,如果不是兩車雙雙遭遇事故,泰瑞爾車隊本也有極大希望競爭領獎臺;賽季尾段的美國鳳凰城站(也是街道賽,而且也以賽道難度高著稱),阿萊西再次奪得第二,仍然只以微弱的劣勢負于塞納。但在其他賽道上,這輛019在完賽時被頭車套圈是很常見的事。好了,現(xiàn)在各位應該明白高鼻錐在實戰(zhàn)中對底盤產(chǎn)生下壓力有多大作用了。
????(對那輛車感興趣的朋友可以去看看下面這個視頻,然后再去找找相關(guān)資料)

????現(xiàn)在,讓時間倒回到再上一次的規(guī)則大改,也就是2009年。2009年F1迎來史上幾乎是最丑陋的改革,托德當年旨在“提高超車率”的想法付諸于規(guī)則修改中時就演變成了“光頭胎回歸,增加底盤能夠提供的下壓力,削減車身翼片以減輕后車對前車帶起的氣流的敏感性”,其中被大大抬高的鼻錐就是其中的重要舉措之一,而在之后的三年中,情況愈演愈烈,到了紅牛稱霸的2011年時,F(xiàn)1賽車的鼻錐高度已經(jīng)到達了自F1進入當前氣動外形時代的最高峰,而在制定2012年的規(guī)則時,F(xiàn)IA出于對車手正面碰撞的安全考慮最后一次要求加高駕駛艙單體殼的高度,但轉(zhuǎn)變也隨之出現(xiàn)。
????“抬高鼻錐以換取底部下壓力”這個良好的設計初衷最終被證明有安全性的問題。2012年的規(guī)則在2011年的基礎上出于安全考慮,降低了鼻錐部分的高度,從之前的整體要求625mm降低到了550mm,但單體殼高度不變,而這中間存在一長度150mm的過渡段。在這樣的規(guī)則背景之下,車隊們自然還是會最大限度地將車鼻抬高以換取底盤帶來的高下壓力,在不違背規(guī)則的情況下,階梯鼻應運而生(而且說實話和現(xiàn)在這種為了低趴而低趴的鼻錐來說我覺得其實還挺好看)。但實際上車手們的安全問題還是沒有得到質(zhì)的改善:有車手反映高聳的鼻錐會影響到駕駛時的視野,F(xiàn)IA的測試也表明,這個高度的鼻錐在賽車之間進行T字碰撞時會對被撞車輛(打橫的那個)造成極大的危害:由于側(cè)箱以及駕駛艙的側(cè)面防護擋高度較低,鼻錐很可能會直接干向車手的頭部;不僅如此,以羅斯布朗為首的技術(shù)人員紛紛發(fā)聲表示這樣的外形實在是“丑陋”,有損F1的高科技形象。
????綜合以上種種原因,這才促成了FIA對修改這部分規(guī)則的訴求,但由于早在2011年時F1就已經(jīng)宣布2014年將會進行一次大的規(guī)則改革,因此為了求穩(wěn),F(xiàn)IA并不打算在2013年再對這方面動手動腳,2013年的規(guī)則修訂案僅僅是加了一條:允許各車隊在這一過渡處加設一蓋板抹平“階梯”部分,算是先解決了“丑陋”這個問題,但FIA對其他方面的不管不顧還是造成了更惡劣的影響:倍耐力不左即右的輪胎設計搞得一些車隊無所適從而另一些車隊大大從中獲利,紅牛最后的吹氣擴散器帶來的優(yōu)勢在下半年換上石頭胎時更是被無限放大,奔馳也有羅斯布朗再次鉆了規(guī)則的空子設計出雙DRS系統(tǒng),在DRS開啟的情況下進一步獲取尾速優(yōu)勢,上半年表現(xiàn)尚可,甚至裝備了被動減阻系統(tǒng)(效果類似雙DRS,但在2014年并沒有被封禁)的蓮花和前期勢頭強勁但后期完全被輪胎干趴下的法拉利徹底淪為陪太子讀書的角色,紅牛再次以巨大優(yōu)勢拿下雙冠。

????時間進入到2014年,彼時大家都已經(jīng)獲悉了新的規(guī)則中賽車前部的高度再次要求降低的規(guī)定:雖然座艙單體殼的高限還是維持離參考面625mm的標準,但鼻錐尖端離參考面的高度直接限死在135-185mm之間,端面的截面積要求也大大縮小,這也讓車隊們犯了難,到底是維持原來的自然設計并略做修改還是另辟蹊徑?當時的各大媒體紛紛給出了自己的猜測,而最主流的還是下面這種猜想:


????最終,奔馳交出的答卷是幾乎維持原設計不改,在維持整車較好的流線外形的情況下盡量將鼻錐抬到最高;而法拉利反其道而行之,將車鼻部分的高度壓到了規(guī)則允許范圍內(nèi)的最低值(被稱為吸塵器設計)。另一邊,以印度力量為首的幾支車隊則交出了另一份答卷:JB鼻;而邁隊,威隊和紅牛當時采用了食蟻獸設計;至于蓮花……emmm……

????當然從氣動效果上看,蓮花的設計思路其實是最好的:右支比左支大約長50毫米,這一不對稱的結(jié)構(gòu)既滿足了鼻尖后方只能有一個表面的規(guī)定,又足夠通過FIA碰撞測試。如果采用JB鼻或類JB鼻設計(例如食蟻獸設計)的話,在氣動方面或多或少會有副作用,而這“一對”鼻錐則能把氣流有效地控制在鼻錐的兩支之間,不過實際效果其實并不如人意,而且FIA在賽季中就徹底對這一設計喊cut,蓮花最終還是回歸了正常的設計。

????而類似卡特漢姆那輛酸黃瓜車的設計則是試圖讓氣流在車鼻處分流向兩邊,具體是不是想像后來利用Y250封住側(cè)箱附近的氣流通道,之后在車底封出一個真空區(qū)以獲得更強的地面效應我就不好說了,畢竟我也不是專門學這塊的……
????這樣的設計也被幾乎所有中小車隊采用,最后催生的著名產(chǎn)物之一就是印度力量的那根印度大黑dio……

????邁,威,牛三隊的設計則能夠促進氣流在鼻錐上下表面的分離,同樣能夠造出更強的下壓力,這實際上也是在沒有辦法的情況下搞出的原始的“外科”s-duct。



(ps1:希望各位還記得s-duct的作用也是促進氣流分離以獲取下壓力)
(ps2:說是原始其實也并不原始,早在2008年就已經(jīng)有技術(shù)網(wǎng)站解析過F2008上用到的s-duct了)
????而威隊動的一個小心思也在后來成為了發(fā)展的主流方向:拉長的鼻錐支架能部分封住鼻錐下方的氣流通道,達成與去年法拉利在新加坡拿出的“格柵”套件類似的效果,成績也說明這個思路確實是對的——2014年威隊幾乎已經(jīng)飛進了火星組,雖然梅奔引擎功不可沒,但我們?nèi)砸姓J這些氣動優(yōu)化設計帶來的提升。
????法拉利的低趴設計的目的是讓流經(jīng)鼻錐上表面的空氣向賽車底盤下方排溢,更低的高度換取氣流流速的加快,好像做出了一個把氣流從鼻錐上方往下抽的效果,但這樣就從一定程度上減少了下壓力,但偏偏法拉利當年最好的成績還是在匈牙利拿的,這就有些讓人費解了。當年新上任的領隊開掉的引擎主管Luca Mamorini也很懵逼地表示:“他(指當年的總設計師Nicholas Tombazis)讓我們把PU搞小再搞小,說是動力輸出的損失有氣動效果上的補償,可我看也沒有一點點補償啊……”看來暈乎了的人不止我一個……

????最終,看上去最舒服的設計還是獲得了勝利:在冬測期間,梅奔就展現(xiàn)出無與倫比的恐怖優(yōu)勢,而在上個時代連霸的紅牛則受困于技術(shù)問題,不僅積攢的里程數(shù)少而且速度很慢。當然,F(xiàn)IA仍然對“遮丑”這一項試圖做出過調(diào)整:他們曾經(jīng)提出過要求,在規(guī)則中增加“鼻錐尖端到前單體殼的外部線條必須線性”這一條款,但遭到JB鼻使用集團的強烈反對,無奈之下,此事只得作罷。不過,在隨后一年FIA就學聰明了并提前將這一規(guī)則寫入新年的技術(shù)規(guī)則中(而2015年的F1,外形酷似后來的F2和雷諾3.5),不過這些小打小鬧還是沒有影響到奔馳在新時代的統(tǒng)治,F(xiàn)1在那之后也就此進入了火星與地球兩個組別跑比賽的時代,直至今日……
(本文后續(xù)也許會發(fā)到公眾號里……)
