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本文就是帮着回忆一下威廉姆斯的光辉岁月，事实上还有一篇关于威廉姆斯赛车CFD分析的文章也非常火，水平有限就是尝试着翻译一下，如有修改意见，不吝赐教。

正文部分：

当一台赛车能够全面统治整个 F1 赛季，那么一定会有一些关键的黑科技让他能够远远的甩开其他车队。

这些黑科技如此先进并且难以模仿，以至于其他车队根本不能赶上他们的研发节奏，尝试模仿这些黑科技必然导致自己的赛车伤筋动骨而非脱胎换骨威廉姆斯 FW14B一定是这些银河。赛车中最引人瞩目的一台，它的速度得益于空气动力学设计、主动悬挂系统以及强大的雷诺引擎。这些黑科技孤立来看平平无奇，但使它们发挥作用的基本概念和工程技术使这款车变得非常特别。

F1技术新时代的起源

1992年对我们中的一些人仿佛是昨天（那时候翻译的lz连液体都不是），但实际上已经是三十年前的事情了！在此之前迈凯伦一直是最强的车队，他们凭借着本田的涡轮增压引擎脱颖而出。当年有16支车队参与争夺，F1的门槛远不如现在那么高不可攀，小型企业也能购买价格合理的客户发动机、变速箱并组装底盘。

作为现代方程式赛车的开端，车队预算和团队规模开始增加。车队正在为风洞建造氪金无数；更多的复合材料、内部开发悬架、变速箱和电子设备开始装备在赛车上。一级方程式赛车在涡轮增压时代，3.5 升发动机气缸数量也是五花八门，要么是 V12 要么是雷诺 V10，而大多数其他车队要么拥有令人难以置信的福特考斯沃斯 V8。

空气动力学和设计哲学正变得越来越复杂，风洞的使用及其对现实世界日益增长的可预测性意味着赛车不再是设计、制造然后运行，取而代之的是在设计和制造之间插入了一个模拟/验证循环。这种严谨意味着车队越来越了解空气动力学以及如何将它应用于开轮式低悬挂 F1 赛车。

90 年代初，赛车的车轮之间有一个平坦的底部和后面的大而更宽的扩散器。车队已经开始压榨这块区域的下压力潜力，底盘高度越来越低，因此通过悬架控制赛车的离地高度至关重要。与此同时，其他发展领域也在开放，主要是凸起的鼻锥和对前轮胎尾流影响赛车车底部气流的理解。

对于威廉姆斯来说，之前几年来他们在 F1 的经历了一段平淡的时光。失去本田涡轮发动机导致他们在 1988 年使用动力不足的贾德 V8 发动机，试图利用他们的主动悬架来最大限度地提高他们的空气动力，用于弥补涡轮发动机的动力不足。然后在 1989/90 年，使用新的雷诺 V10 发动机，他们在帕特里克海德的指导下通过 Enrique Scalabroni 设计的 FW13 取得了一些成功。

阿德里安·纽维 (Adrian Newey) 凭借简洁高效的 CG891/901 成为 Leyton House March 的 F1 设计师。威廉姆斯需要提高他们在空气动力学这一关键领域的水平，正在寻找新的首席设计师。就在 CG890 表现良好并且 Leyton 房屋运营开始瓦解之际，那个头发有点少的男人来了。

纽维成为新的设计师，并开始在帕特里克海德的领导下与威廉姆斯合作开发他们的新赛车，该赛车整合威廉姆斯手头的资源和不断改进的雷诺 V10的成果就是 FW14，迭代一个版本之后就是1992的版本之神FW14B。

设计和开发

威廉姆斯以“威廉姆斯大奖赛工程”的名义运营，这个头衔也凸显了威廉姆斯在这一点上的团队类型。一个巨大的工厂让威廉姆斯能够设计赛车的几乎任何部件，不仅仅是碳纤维部件，还有变速箱和关键的电子设备。

空气动力学方面，与此时的大多数团队一样，威廉姆斯使用了第三方风洞，即南安普敦大学隧道。但作为 F1 的主要参与者之一，威廉姆斯在 1991 年之前在其工厂开设了自己的风洞，允许增加空气动力学测试的使用，而无需与其他车队排队等候。

考虑到这些资源，纽维制定了一个全新计划，不仅仅是为威廉姆斯设计的，而是在 F1 设计方面向前迈进了一步。威廉姆斯很清它可以开发出坚固的滚动底盘，雷诺动力装置是最好的，但空气动力学方面让车队失望。

早期使用的主动悬架被团队外部的一些人视为失败，但实际上这是一种五星乳业行为。外界的看法并不准确，因为之前的液压控制系统受制于简陋的动力输出。事实上，主动悬挂系统可以最大限度地提高空气动力学性能，允许使用更极端的几何形状，因为赛车相对于地面保持稳定。

Newey 的计划是将所有这些整合在一起，尖端的空气动力学以最小的行驶高度能够最大化底板产生的下压力。通过主动悬架和雷诺 V10 能够为汽车和液压泵提供动力，该间隙几乎保持不变。威廉姆斯车队的电子设备和液压系统红利巨大，让车队领先于竞争对手。液压控制系统还开辟了半自动换挡拨片的选择，这项技术被法拉利在 1989 年首次采用。曼塞尔也驾驶着那辆漂亮的汽车。这是活跃时代的开始，威廉姆斯处于领先地位。

FW14B汽车布局

事实上FW14B的外观布局几乎平平无奇，车手和燃料采用硬壳式软管，双横臂悬挂外侧制动器和前鼻锥防撞结构。在它的后面安装了作为受力构件的发动机，变速箱箱连接到该发动机上，而后悬架则固定在该壳体上。

14/14B 与之前的威廉姆斯的区别在于凸起的鼻子。硬壳式车身的整个脚部空间从地面升起，前翼并入鼻锥，为气流到达地板下创造了清晰的路径。保持硬壳式车身的刚性当然是它的碳纤维结构，还有 Newey 标志性的小驾驶舱开口。

规则要求驾驶舱有一个最小的宽度和长度，但没有一个模板来描述它应该是的形状。因此，驾驶舱足够宽，但仅满足中心线的长度要求，在前面形成“V”形。驾驶舱也在方向盘上方升高，简化了驾驶舱，并加强了结构。

由于没有可容纳的变速杆，所以驾驶舱的范围更窄是可能的，这个问题通常通过驾驶舱一侧的一个大水泡来解决——这是纽维在莱顿庄园时必须亲自改造的！小驾驶舱适合曼塞尔，尽管他身材高大，但仍然很舒适，并且通常用一个小方向盘开车。

空气动力学

赛车成功的基础是它的空气动力学特性，尽管从外观上看，车身形状没有任何明显的创新或极端。在主动驾驶的帮助下，底板下方是被利用的关键区域，赛车下方有一个宽阔的平坦地板，最后是一个在多元件尾翼下方弯曲的扩散器。

如此大的平坦地板能够产生巨大的下压力，管理下压力的问题在于它会随着行驶高度的变化而产生。这意味着非常靠近地面的底板如果调得太低很容易堵塞，或者如果离地间隙太高会失去下压力。

行驶高度的变化不仅来自赛道表面的起伏，还来自拐角处的侧倾或加速/制动的俯仰。具有更传统悬架设置的车队必须保守地塑造底板下的形状以适应行驶高度的变化，设计本质就是妥协的结果，要么放弃赛车性能，要么承受下压力发生巨大变化的风险。主动悬架可以消除这种敏感性并且可以定制底板下的形状以适应较小的行驶高度范围，以获得更大的下压力。

由于底板/扩散器组件不仅会在扩散器的入口处产生下压力，还会在前缘产生下压力，因此底板需要相对较长以平衡各端产生的下压力，上面的侧箱比它们的内部需要的要长。

另外一个流行的设计思路是通过扩散器排出的废气，来自尾管的废气流有助于驱动流过底板并产生下压力。尽管 Newey 后来在 红牛期间重新引入了吹气扩散器概念，但帮助它在 2010 年取得成功的复杂发动机脉谱在 1992 年不可用。因此，吹气效果在某种程度上取决于节气门位置，并导致某些灵敏度汽车的平衡。

底板的前缘对于建立赛车下方的下压力至关重要，因此为前缘提供干净的气流是首要问题。Tyrrell 已经在 1989 年推出了带有凸起鼻子 019 的解决方案，Newey 也在使用 CG889 汽车采用类似但不那么外向的解决方案。对于 FW14，凸起的机头遵循反面机翼原理，机翼的外部部分通过大的可调节襟翼产生负载，使机头的中间跨度具有较小的迎角，以允许不受干扰的气流通过朝向地板。

前翼上还附有延伸到前轮内部的细长端板。与外观相反，这些加长部分并不是为了帮助将前翼与地面密封，而是为了将前翼尾流与围绕前轮胎推动的气流的撞击分开。车队现在已经开始了解沿着赛道运行的轮胎周围的流场。

部分原因是通过轮胎内侧壁内部的气流在靠近地面的地方产生了冲刷，称为“轮胎喷流”。这种侧向气流会扰乱从前翼流出的气流，从而损害性能。这些卷曲的延伸部分抓住了轮胎喷出的水并指向前轮胎后面，使前翼流过清洁装置。

远小于旧涡轮发动机的冷却需求，3.5升V10发动机仍然需要合理的水和油散热器组件。因此，每个侧箱都装有一个大型散热器，由一条长长的发散管供热——热量从另一侧传出，要么通过可乐瓶形状，要么通过侧箱侧面的小开口排出。

由于当时使用的是相对前轮的轮胎，因此这种散热器定位可以实现向后的重量平衡。因此，长的侧箱/地板有助于在汽车下方形成平衡的下压力。有用的长侧箱为电子控制单元提供了充足的空间，与现代相比，这些空间相当大。

在后方，机翼比目前 F1 允许的更复杂。机翼的规格根据赛道明显不同，但也允许更多，有 2-3 个顶部元件和一个 2 元件梁机翼，有时中间还有附加元件。机翼产生自己的下压力，但它的安装位置直接位于扩散器上方，从扩散器、横梁和顶部尾翼设置了一系列上流气流。这些表面级联的复合效应大于它们各自对下压力的贡献。

主动悬挂

主动悬挂可以在不敏感的情况下释放汽车的空气动力学潜力。这不仅仅是为了平滑颠簸，而是确保行驶高度在俯仰和侧倾时不会发生过度变化。虽然该系统是赛车取得巨大成功的关键，但主动系统对威廉姆斯和 F1 来说并不陌生。莲花在 80 年代中期率先提出了这一概念，但从未找到它预期的收益。威廉姆斯也在 FW12 上使用他们的系统，但正如所描述的那样，这在当时并不是正确的解决方案。

事实上，该系统没啥稀奇的，在 ECU 的控制下，使用穆格阀门分级的液压压力快速改变推杆长度以保持几乎恒定的行驶高度。人们常常误解为主动悬挂完全取代了传统的弹簧和阻尼器，但实际上并非如此，FW14B 保留了两者。这玩意儿不仅仅是赛车的四个液压控制系统和一个泵，取而代之的是一个巧妙的系统，由三个控制阀（前对、左后、右后）和交叉管道组成，为赛车的四个轮胎提供足够的俯仰和侧倾控制。

虽然液压控制硬件本身就是 F1 赛车的工程挑战，但实现系统真正潜力的是电子设备和软件，这与当前 F1 控制系统的布局密切相关。泵由发动机驱动，为赛车两端的阀组提供液压。这些阀组包含系统的控制部分，穆格伺服阀测量每个车轮执行器的流体压力，执行器是简单的活塞/气缸组件，其移动与施加到活塞任一侧的流体压力成正比。尽管在航空航天领域很常见，但在颠簸的F1 赛道上，让这些系统做出反应并保持可靠并不是一件容易的事。此外这些系统非常难伺候。液压回路不能减压和拆卸，因为这会暴露在空气、污垢和湿气中。重置系统是一种宛如跳大神做法，赛车最后的放气和测试通常通过赛车进行一系列动作来展示，因为每个执行器都单独或成对移动（就是那个赛车跳舞的名场面）。

静止状态下，赛车由内置在液压管道中的弹簧组支撑，后弹簧组是安装在变速箱顶部的圆柱形单元，而在车手座椅后面远程安装了一个前弹簧组！液压系统中还内置阻尼阀，类似于普通阻尼器中使用的阻尼阀，但通过它们的是主动系统的液压油，而不是专用的阻尼油。

液压和穆格阀门控制的使用“简单地”用于控制赛车以适应软件中预设的行驶高度。为了开发控制系统，威廉姆斯聘请了应届毕业生 Paddy Lowe。在他的开发下，这种控制逻辑迅速迭代，让空气动力学始终处于最佳状态，这是该车成功的关键。

读取赛车离地间隙是电子操作的关键。传感器将检测离地间隙，ECU 将计算将行驶高度恢复到正确位置所需的压力。通过这种方式，赛车离地间隙始终设置在软件中编程的理想设置。

随着事情变得越来越复杂，代码相应地根据速度、转向角和驾驶舱开关的设置等因素做出了更多的决定。为赛车线周围的每种悬挂模式计算了一种算法。高速弯、慢速弯、短直道和平直行驶——驾驶员在驾驶舱的面板上有一系列旋转刻度盘来微调设置。

除了更传统的悬架模式外，赛车还可以用一些更不寻常的方式（体位）运行，其中之一是降低后端。这减少了赛车产生的下压力和阻力，底板下的流动停止并且导致尾部向上移动，使尾翼引起阻力。这种效果在 2021 年的土耳其很明显，随着直道上速度的增加，可以看到梅赛德斯的后部突然下降。

如果知道赛车的行驶高度和预期的行驶高度两者之间存在差异，那么悬架肯定有问题，威廉姆斯可以看到检测到爆胎，并且由于轮胎放气意味着汽车的行驶速度对于执行器位置来说太低，因此爆胎警告会在仪表板上的 LED 上闪烁。

FW14 运行了一个接近传统的推杆操作包，然后是液压执行器。这在“B”版本上得到了简化，执行器内置在推杆端，从而简化了包装并在机头顶部创造了独特的凸起车身。

拨片换挡

有了液压系统，威廉姆斯还可以实现自动换档。

这个设计最早出现在法拉利F190 上，法拉利在约翰巴纳德的指导下开发了一种液压系统，可以通过方向盘上的拨片控制快速换档。该系统使用液压系统和穆格阀门，通过专用执行器移动变速箱内的​​每个换档拨叉。这是一个聪明的设计，并且允许驾驶员跳过档位，例如，从6档降到2挡无需选择所有中间档，但是这种设计非常复杂，增加了很多的重量。

威廉姆斯与其他车队（包括法拉利）随后采用的方法相似，使用摩托车式变速箱并使其自动化。这需要一个单一的双作用执行器来驱动选择器鼓的旋转以依次接合每个齿轮。虽然这需要选择每个档位，但当您从高档降档到低档时，换档速度很快克服了这种不便。

为了使系统工作，从变速箱和电磁阀上方的泵/油箱获取液压供给，将流体引导至齿轮选择棘轮。控制来自方向盘，其中一个摇杆安装了两个筛板，安装在摇杆上的是启动换档的两个开关。摇杆设计的一个好处是，驾驶员可以推动或拉动每个拨片以获得升档或降档。

变速箱本身是帕特里克·海德 (Patrick Head) 的作品，这位工程师更喜欢机械方面的设计，而不是航空方面的设计。这是一个横向单元，它保持较短的长度，以帮助向后的重量偏置和轴距较短。在这个时候，没有对更长​​的轴距来塑造侧箱的航空需求。即使使用向后展开的散热器，可乐瓶的形状在那个时代也是可以接受的。

雷诺 V10

在涡轮增压时代之后，雷诺以不同的方式向前迈进，对正常吸气的 3.5 升发动机 V10 进行了改进。对于当时的赛车发动机来说，这是一个不寻常的选择，因为大多数发动机都是 12 或 8 缸发动机。每种发动机都有其优点和缺点，V12 一直是赛车迷的最爱，尽管它在 F1 中的成功很大程度上是由于其缺点。v12 马力充沛，声音蛮性性感，但很耗油，轴距长，因此很重。制造容纳 V12 和大油箱的赛车是工程师的噩梦。V8 则相反，小而轻，使用更少的汽缸来产生相同的功率。雷诺选择了中间选项，十个汽缸！包装和功率的妥协是新时代的理想选择。

雷诺从涡轮增压时代汲取了教训，发动机运行气动阀门回位弹簧 (PVRS)，摒弃了螺旋阀门弹簧，以实现更高的转速和更少的维护。此外通过安装在右侧侧箱中的 Magnetti Marelli 提供的专用 ECU，实现了燃油喷射和点火的电子控制。

即使在其第三代中，安装在 FW14B 中的 RS3 也是结合了尖端和古怪技术的发动机。尽管有高科技 ECU，但油门还是由从踏板中的踏板运行的机械电缆操作的！当车手踩下油门踏板时，有另一个现代系统可以帮助他们，每一点都与主动驾驶、牵引力控制一样现代。由于赛车现在运行轮速传感器和强大的 ECU，因此可以设置脉谱来调整前后轮速度差。如果后轮的速度比前轮快，那么它们一定是由于缺乏牵引力而打滑。ECU 相应地延迟发动机直到速度相等，从而为驾驶员提供最大的出弯牵引力。

保持 RS3 冷却的是油和水，油冷却器是安装在发动机左侧的水套装置。这使用发动机主水冷回路来冷却机油，这意味着气流中没有安装机油冷却器。取而代之的是，侧箱仅装有两个大型水散热器，每个散热器都通过管道直接进入气缸盖，冷却水通过管道返回到发动机后部。

系统中安装了一个大型水箱，并安装在右侧的侧箱中。左侧侧箱中的小型液压油冷却器和安装在尾翼安装板之间的变速箱油冷却器提供了额外的冷却。

驾驶舱和操控

坐在小开口内的车手有一个非常受欢迎的驾驶舱，虽然不宽敞，但宽肩的曼塞尔能够坐在横跨驾驶舱宽度的全软垫座椅上。当时威廉姆斯座椅的一个奇怪之处在于，要通过小开口将整个造型安装到驾驶舱中，座椅必须左右分开，一次安装一半！

在车手的前面是方向盘。Patrese 使用一个 246 毫米直径的小轮子，而曼塞尔只用了一个 237 毫米直径的轮子。这仍然是一个传统的方向盘，方向盘后面是换档摇杆/拨片，设置了三个按钮来控制底盘/发动机功能。

现在，狭窄的驾驶舱空间已经迫使所有车队使用可拆卸的方向盘，方向盘的末端有一个内置的电连接器，用于将方向盘按钮连接到主织机。

FW14B方向盘后面有一个仪表板，仪表板顶部的灯提供了一个换档 LED、穿刺警告灯和主动骑行警告灯。然后是 RPM 和发动机参数的数字 LCD 显示屏。在它周围有几个按钮来控制汽车的基本系统（点火、尾灯等）。除了按钮之外，还有新颖的旋转开关，它们控制着发动机脉谱、牵引力控制设置和主动悬挂设置。

如今，车手拥有一系列系统，他们可以在行驶中进行调整以充分发挥赛车的性能，这开始转向现代 F1 车手现在可以使用的复杂方向盘和控制系统。

但威廉姆斯 FW14B 可以说是真正的技术突破者，它不仅为汽车行业的创新铺平了道路，而且还改变了一级方程式赛车的面貌。

求求各位观众老爷给出修改意见，这文章基本就没咋润色