本文机翻自： https://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?f=6&t=28009&start=1245

内容补充https://www.motorsport.com/f1/news/f1-technical-analysis-say-goodbye-to-the-bargeboard/7197578/

随着 2022 年规则的改变即将到来，破风板将从F1 赛车上移除，但有几个问题需要对这个套件设计盖棺定论：它们是什么？它们是如何工作的？以及F1 的设计师能否在 2022 年复制它们的作用？

起源

破风板雏形出现在赛车上可以追溯到1985年的莲花 97T 和迈凯轮 MP4/2B 。当时的 F1 赛车宽达 2.15m（？？？？），车身宽为 1.4m，2017年之后的赛车宽度是2m，而车身宽度为1.6m。前轮胎尾流是与现代的赛车相比，距离赛车底盘更靠外（the front tyre wake was naturally more outboard of the sensitive underbody than is the case with more contemporary cars。此外，过往赛车的前轮更小，因此车辆周围的气流没有现在那么影响巨大。

McLaren MP4-2B 1985年车削叶片细节

80 年代并不是该类套件的黄金年代，也只有 Lotus 98T 继续使用它们（它们被 99T 淘汰了）。然而，无处不在的前翼端板和踏板延伸件在80 年代末到 90 年代初部分替代了破风板的功能，这些套件控制“轮胎喷射流”并将其向外引导并远离底盘入口。

McLaren MP4-8被认为第一辆使用破风板的赛车，当时它们被简单安装在前悬架和侧箱入口之间。这个套件并不能认为是一个常规套件，当年的多宁顿公园赛道，这个套件就没有见证阿尔顿塞纳的奇迹一圈。直到摩纳哥大奖赛，这个套件又重新出现在赛车上。不同的赛道特性表明：当车队需要搞下压力状态时，这个部件才能起到作用。破风板有助于以不同的方式管理赛车后部周围的气流，将气流转动在侧脚架和底板前面，以提高较低速的性能。

1994年塞纳的事故之后，前轮胎周围成为空力设计的禁区（这个设计在2022年会以另外一种形式回归），破风板被重新引入并且在那个赛季晚些时候重新安装在 FW16B 上。

1993 年 FW15C 的加长前翼端板 。

90 年代中期到 2000 年代初版本的破风板有两种技术路线：

在规则允许的情况下，使用放置在前悬架下方的小叶片，其后缘尽可能靠近前轮胎的内侧面（理解为上述图片的复制）。

位于前轮后方和侧箱前方的高叶片，但其前缘更靠近座舱与前悬挂的连接位置，后缘位于底盘的最大宽度处，上缘向下倾斜。靠前的破风板会更直接地影响前轮胎尾流，而靠后的设计对车身底部有更多好处。

BAR002 的示意图显示了前轮后面的挡板，图片来自 Jeffrey 2000

当法拉利希望克服412T1侧脚架的原始设计的一些问题时，它还在其设计中集成了破风板，以帮助调整它们周围的气流。

涉及破风板的最有争议的时刻发生在1999年，当时Mika Hakkinen在一场决斗中与Eddie Irvine争夺车手冠军，这场决斗将持续到本赛季在铃鹿举行的最后一场比赛，马来西亚规则的临时变化增加了 比赛的悬念，法拉利两名车手都被取消了马来西亚大奖赛的资格，因为当时在赛后审查中，发现他们F399的驳船板不符合技术法规第3.12.1条。

3.12.1 赛车的所有可变部件位于前轮中心线后方超过33厘米，后轮中心线前方超过33厘米，并且从下面可见，必须形成位于两个平行平面之一的表面，即参考平面或台阶梯平面。这不适用于后视镜中可见的任何部分，前提是这些区域在投影到汽车上方的水平平面时不超过90平米厘米。步进平面必须高于参考平面50毫米。

这要求在车下方维度标准之间的任何部件都位于参考平面或步进平面上，这意味着如果没有阴影在下面，这些平面上方就不存在任何部件。就法拉利而言，参考平面上缺少了破风板脚板的一部分（下面是黄色高亮显示），从下面看时，您可以看到主垂直表面。

在21世纪前十年，随着通过 CFD 进行流场分析变得更加先进，汽车同时拥有这两种情况并不少见，最前面的破风板被重新命名为转向叶片，以避免在团队内部文档中出现混淆。

对此，法拉利的解释是这是制造缺陷，无意为了性能收益而颠覆法规，并进一步质疑国际汽联的合法性衡量方法，因为他们质疑它属于法规第3.12.6条引用的+/- 5毫米的容忍度，而不是建议的10毫米。

破风板的空气动力学

要说破风板的唯一目的是控制前轮胎尾流，这确实是它们的原始功能，但这种说法是不全面的。1994年技术规则对前轮周围的空力设计设置了限制，破风板只能围绕车身规定范围设计，2009 年之前对该区域做了进一步的限制。2017年的规则则是放宽了规则的限制，允许车队使用更大尺寸的破风板。

从 1995 年到 2008 年，破风板可能会非常靠近前轮，这样可以对轮胎尾流的形状产生直接影响。如下方所示，在这种情况下，如上所述的更靠前的挡板确实在产生外洗方面发挥了重要作用，可防止前轮胎尾流被拉入内侧并被后扩散器吸入。

破风板另外一个被后续开发的功能是制造下洗气流。由于破风板本质上是翻转的非常低的展弦比 (AR) 翼片，会产生强烈的尖端涡流。所谓展弦比，就是翼片跨度和弦长的比值。而涡流和翼片的跨度是成反比的。因为涡流，导致破风板产生诱导阻力，和展弦比也是反比关系。

直观而言，诱导阻力不是好东西。然而破风板及其产生的涡流对于赛车后部产生下压力所获取的收益大于诱导阻力带来的损失，能够提高赛车的气动效率。上部涡流用于使空气向下旋转并位于底部前缘下方，从而增加质量流量和地板前缘的有效迎角 - 提高峰值吸力。当较低的涡流通过底板下方时，其低压核心（下图）为车身底部下压力提供了微小的改进。

还有其他一些有意思的设计围绕破风板区域展开。小型转向叶片（bargeboards sprouted footplates）安装在破风板上，其功能类似于机翼端板，可以削弱下部涡流并改变其空间位置。抵消上涡和下涡还有利于在地板边缘进一步增加下洗，因为它们的向下分量合并（有点像后翼涡对的中心线上洗）。看看2017-21破风板，很容易看出破风板的不同用途，上半部分用于产生下洗气流，下半部分产生下压力。

2009 年，为了“清理”前轮胎周围的气流，减少下压力以及减少 F1 赛车空气动力学尾流的负面影响，破风板尺寸发生了巨大变化，以降低挡板区域的效率。在前轮周围增加了一个更大的设计禁区。虽然转向叶片仍然存在，但它们必须向内侧和机头下方移动，以减少它们对前轮胎尾流的影响。然而，这使它们能够与新形成的 Y250 前翼涡流相互作用，破风板除了向外疏导Y250之外的主要作用是通过上下各产生一道涡流来制造气流下洗然后通过侧箱下切把下洗流推向底板外侧形成类似于侧裙一样的效应。

这是 2009 年规则变更的意外结果，无论如何，它碰巧实现了许多破风板​​的下洗功能。结果是前轮胎尾流区域（下图）要简单得多，但下压力损失比新规则预期的要少。双层扩散器和外冲洗式前翼端板也有助于颠覆监管变革。

丰田 TF108（左）和 TF109（右）的挡板和前轮胎尾流的比较，图像来自 Nakagawa 2016 [3] 和 Nakagawa 2014 [4]。

曲面翼片和其入射角意味着它有高压侧和低压侧。转向叶片和挡板的位置意味着它们后面的低压气泡会对赛车空气动力学的其他方面产生影响。机头下方的转向叶片产生了一个低压区，有助于前翼，而挡板产生一个低压区，有助于降低T- tray和底板前缘周围的压力：下压力。

2017 年规则拓宽了赛车和轮胎的宽度，采用更大的后扩散器，以及更“激进”的造型用于增加下压力。这种技术规则让赛车间轮对轮缠斗数量减少。由于破风板区域的尺寸急剧增加，并且由于比汽车其余部分周围的车身有相对更多的自由度，因此这部分就成为了设计的重点：有着无数的叶片、条纹和回旋镖翼。当 2019 年的规则被广泛使用。19年前翼和前制动导管简化时，破风板更加成为赛车性能差异化，空气动力学的复杂性再次增加。

一个相对简单的现代驳船板和侧箱前缘叶片设计，来自 FW43B“泄露”推出的CAD。

虽然为了给 2022 F1 车型的“更干净”的线条让路，破风板在名义上已经被拆除，但它们的一些功能仍然保留在底板围栏上——国际汽联允许在赛车底板前每侧安装最多四个围栏。这些围栏本质上是非常大规模的涡流发生器，它们的弧度有助于在底部隧道入口周围产生低压，分散的涡流核心将有助于推断沿隧道的低压区域。这些围栏比 2017-21 年的防撞结构受到更严格的控制，它们的外倾角、厚度和垂直形状都有公差。即便如此，围栏仍然非常重要，其贡献高达赛车总下压力的 10% ，或约 15-20% 的车身底部下压力。

参考

[1] Jeffrey, D. and Alperin, M., 2000, October. Aspects of the aerodynamics of year 2000 formula one racing cars. In 3rd Mira International Vehicle Aerodynamics Conference, Rugby (pp. 18-19).

[2] Ogawa, A., Mashio, S., Nakamura, D., Masumitsu, Y., Minagawa, M. and Nakai, Y., 2009. Aerodynamics Analysis of Formula One Vehicles. Development Methodologies for Formula One Aerodynamics, Honda R&D Technical Review, p.F1.

[3] Nakagawa, M., Kallweit, S., Michaux, F. and Hojo, T., 2016. Typical velocity fields and vortical structures around a formula one car, based on experimental investigations using particle image velocimetry. SAE International Journal of Passenger Cars-Mechanical Systems, 9(2016-01-1611), pp.754-771.

[4] Nakagawa, M. and Hojo, T., 2014, November. Typical vortical structures around Formula 1 car. In Proceedings of the 6th International Conference on Vortex Flows and Vortex Models, ICVFM Nagoya.

[5] Page, M., 2000, August. Aerodynamic design of the Eagle E997 champ car. In 18th Applied Aerodynamics Conference (p. 4337).