【翻译】F1 车队如何对抗海豚跳并提高性能
“一级方程式赛车改用从底盘下获得更多空气动力学性能的车型,这意味着车队最关注
他们在 2022 赛季开场阶段在这一方面的成果。”
作者:Matt Somerfield 合著:Giorgio Piola 2022/6/15 翻译:Lifshitz 2022/6/17
图 1 Ferrari F1-75底盘示意图
随着每场比赛的进行,各支车队都在积累更多数据,并且更好地了解如何最大限度地提高性能,同时对抗由于海豚跳造成的不良影响。
这种在赛车第一次驶上赛道时让围场内的多数人感到惊讶的现象,它一直是车队的主要关注点,因为降低其弹跳幅度将释放更多性能。由于多种因素导致其出现,所有球队都遭受了某种程度的海豚跳现象。
解决问题的简单方法是提高车辆的行驶底盘高度,但这不仅会影响空气动力学性能,还会大大缩小可用的设置选项。对于许多车队来说,这意味着必须寻求更彻底的方法,一些团队必须更加务实地考虑需要多长时间才能找到合适的解决方案。
与此同时,升级战愈演愈烈,团队一直在忙于使用新的底盘设计——不仅是为了提高空动套件性能,也是为了减轻重量。当我们考虑到大部分车队无法达到最低重量时,后者尤为重要,即使在赛季前将其提高到令人瞠目结舌的698公斤。
考虑到底盘承受的负荷增加,车队不得不增加一些额外的空间。虽然通过更好地了解施加在底盘不同区域的真实载荷,其中一些载荷将被释放,但后期规则的变化包括在后轮前放置金属支撑也很重要。这不仅减少了海豚跳,而且打消了它能提供的任何减重计划的想法。
考虑到制造底盘的交货时间,这是迄今为止安装在汽车上的最大部件,车队选择了模块拼接的方法,使得他们能换部分的更换底盘,而不必制造每次都是一个全新的底盘。
虽然这确实增加了一些重量,但它使他们在开发和降低成本方面非常灵活,这是我们考虑本赛季车队成本上限的影响时一个极其重要的因素。
图 2 Ferrari F1-75和McLaren MCL36底盘对比图
图 3 Mercedes W13新底盘示意图
围场内外最明显的升级区域之一是在底盘边缘,车队不仅可以决定是否使用“边缘翼襟”,而且还可以决定底盘边缘的几何形状及其在后轮之前的不连续性。
迈凯伦在季前测试期间首次展示对边缘翼襟的理解时制造了一些混乱。然而,任何错误设计都很快被冷落,包括法拉利在内的几支车队已经复制了该设计,当他们对 CFD 和风洞的设计进行自己的分析时,他们清楚地看到了前景。
虽然梅赛德斯没有沿着迈凯轮的路线走,但它的底盘确实有一个边缘翼襟作为最新升级的一部分。W13更像是一个镰刀形状,并允许车队改变其边缘翼底盘的几何形状。在边缘翼前方的底盘周边添加了类似轮床的襟翼,并且后轮胎前方的上掠部分也得到了优化。
图 4 Red Bull Racing RB18龙骨分离器比较
车队一直在监控竞争对手升级的另一个领域是龙骨,阿斯顿马丁已经在一种解决方案上有了进展,该解决方案已经应用于其他几辆汽车。在这方面,法拉利是最快的回应者,因为它在AMR22上发布一周后就准备好推出F1-75的“围兜翼”版本。
红牛紧随其后,Alpine A522和梅赛德斯W13现在也采用了运动版的小翼,并优化了龙骨的形状以利用新的空气流场条件。
红牛在许多方面都开辟了自己的道路,RB18采用了围场内最精致的底盘设计之一。不出所料,其中一些设计功能现在也正在进入竞争对手的设计中,所以让我们更深入地了解红牛正在做什么......
图 5 红牛赛车 RB18 底盘
在RB18底盘看到的轮廓设计与在其他地方看到的有很大不同。虽然大多数车队似乎对中央船形部分有一个温和的弯曲,但红牛有一个突然的扭结 [2] 大致与向外倾斜的边条与底盘边缘终止的位置一致。
为了缓和这种突然的转变,文丘里隧道 [1] 的侧壁也有一些凸出,与竞争对手使用的许多其他解决方案相比,隧道本身似乎有更多的弧形设计。虽然这意味着它没有利用规则允许的最大允许空间,但它可能会减少更广泛的行驶底盘高度范围内的流场不稳定性。
红牛还采用了多级龙骨设计,因为底盘逐渐变细到汽车后部的扩散器部分 [3],这是法拉利在其最新的重新设计中融入的一项功能,我们也从迈凯轮这里看到了这一点。
图 6 Ferrari F1-75 底盘比较
图 7 McLaren MCL36 底盘示意图
这个区域不是只有一个万能的解决方案,每个车队都有自己的理解。例如,红牛和迈凯轮的底盘有三个层级,法拉利只有一个。
红牛车队最近登上头条的另一个有趣的设计特点是它的“溜冰鞋”。最初对于如何在这里拥有这样的功能存在疑问,但后来很明显,这是红牛对边缘翼的设计,它位于底盘下方,而不是顶部。
边缘翼包括从六个允许的安装支架悬挂在底盘下侧的板条。
图 8 红牛赛车 RB18 小侧裙
支架是由金属制成的,板条也是如此,车队谨慎的选择了制造材料,因为当底盘向地面弯曲时它可能会接触到赛道表面。
虽然这不是它的主要功能,但材料的选择也可能导致边缘翼也为底盘提供一些刚性,尽管它可能不是必需的,因为红牛可能拥有围场内最全面的底盘支撑支架。(见下文)。
边缘翼的主要功能是空气动力学套件,在这个位置有一个边条,尽管不是边缘翼规则的意图,为它周围的各种空动套件结构提供支持。
这不仅有助于提高底盘下文丘里隧道的性能,而且还可以通过改变已经在运动中的气流和涡流的路线来减少后轮挤压进入扩散器部分。
图 9 红牛赛车 RB18 底盘细节
回到上部,作为在西班牙站推出的升级的一部分,红牛车队对底盘进行了有趣的改变。现在可以在侧箱旁边的地板上发现一个巨大的泪珠状水泡,这似乎为气流从侧箱内扩展到旁边的通道(红色箭头)开辟了一条通道。
然后,流经该通道的空气似乎从更下游的喷嘴形出口流出(右上的嵌入部分),其所在底盘的外形经过优化,以适应流出流动和外部流动条件。
随着气流也围绕侧箱底切(更小,更低的嵌入部分)移动,泡罩似乎还提供了干净气流的调节特性。
图 10 红牛赛车 RB18 底盘细节
阿塞拜疆站的底盘进行了更多更改,因为车队不仅优化了底盘的边条和边界过渡(蓝色箭头,旧插图),而且还优化了底盘前端的高度和几何形状。
以前,前缘向下倾斜以在赤道线以下与底盘相遇,导致底盘的外部高于内侧端(红色箭头,旧插图)。
现在,该区域的前缘已经升高,而是位于底盘的一侧,从而导致不仅对底盘下的流动特性,而且对流过侧箱底切的气流也有不同的流动特性。
红牛最终还发现需要国际汽联在赛季前引入的外部底盘支撑,以帮助车队减轻海豚的影响。
短条支撑需要对底盘进行小幅改动以适应其锚固,并且它比许多竞争对手短得多,因为它与旁边的地板侧壁相交,而不必穿过整个宽度到达发动机罩。
图 11 红牛赛车 RB18 底盘对比