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了解F1运动系列一 空气动力是竞技关键

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  [汽车之家 赛事]  现代的F1赛车相比起普通的汽车而言反倒和喷气式战斗机更加接近。空气动力学成为了竞技的关键,各个车队每年也会花数千万美元用于研究和开发。空气动力学设计者主要关心两件事情:制造下压力,以提高赛车轮胎的抓地力并提高转弯力量;最大限度地减少气流扰动等降低赛车速度的因素。

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  在六十年代末,一些车队开始试验车翼。赛车的车翼和飞机的机翼工作原理完全一样,只是方向相反。车翼两面的气流速度不同(由于流过的距离不同)造成了气压差,这就是著名的伯努利原理。为了平衡压力,车翼就会往低压的方向移动。飞机利用机翼制造升力,而赛车则使用车翼制造下压力。现代的F1赛车能产生3.5g的转弯横向力(自身重力的3.5倍)。这就意味着,理论上在高速状态下它们可以头朝下行驶。

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  早期对于可变车翼和高架车翼的试验导致了一些严重的事故,而在1970年赛季引入了限制车翼尺寸和位置的规章。随着时间的演变,这些规章制度至今依然绝大部分是适用的。

  在七十年代中期,“地面效应”下压力被人们所发现。莲花的工程师发现整个车身都可以制造成机翼的样子来让车体本身就牢牢抓在地面上。这个想法最极端的体现就是布拉伯汉姆BT46B,它由Gordon Murray设计,在车尾装了一台风扇来抽取车底的空气,以此来制造巨大的下压力。在其他车队的技术挑战之下,这辆车只参加了一场比赛就撤出了。随后比赛规则也进行了改动来限制“地面效应”的作用——首先就是禁止使用车裙来制造低气压区,之后则是需要装“减速板”。

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  尽管大多数车队的空气动力部门都配备了全尺寸风洞以及强大的计算实力,但F1的空气动力学基础原则依然适用:以最小的阻力代价制造最大的下压力。安装在前面和后面的主翼是按照不同赛道的特定需求而调整安装方案的。类似摩纳哥那样的狭窄缓慢的赛道就需要非常激进的车翼方案——你可以看见一些赛车在后翼上配备了两个独立的刀刃一样的元素(两个是允许配备的最大数量)。相反,像蒙扎那样的高速赛道上的车辆则尽可能剥去更多的车翼,以减少阻力并在长直道上提高速度。

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  现代F1赛车的每一处表面——从悬挂的外形到车手的头盔——都考虑到了空气动力学的因素。受扰空气产生了湍流,湍流产生了使赛车变慢的阻力。看看现代的F1赛车你就会发现,大多数工作都是在增加下压力的同时减少阻力——从防止涡流产生的垂直尾翼板,到装在车后底部的扩散板(用来重新平衡流过车底的气压,避免在车尾产生低压“气团”拖慢赛车)。尽管如此,设计者们也不能让赛车太“滑”,因为还是要保证有足够的气流来帮助F1赛车的发动机散发热量。

  近些年来,大多数F1车队都试图效仿法拉利车队的“细腰”设计,这种设计的赛车后部尽可能窄并且低。这样可以减少阻力并可以最大地增加后翼的气流。在车两侧安装的破风板也可以帮助调整气流并且最大限度地减小湍流。

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  2005年出台的修订条例使得空气动力学家要更加精于心计。为了削减速度,FIA通过要求抬高前翼、后翼前移以及修改扩散板方案而夺去了赛车的一部分下压力。设计师们迅速地挽回了许多损失,他们研发了许多复杂新颖的解决方案,例如迈凯轮MP4-20的“角”形小翼。

  然而大多数这些创意都被FIA2009年颁布的更为严格的空气动力条例所取缔了。这些变化旨在通过更加容易跟随其他赛车而鼓励超车行为。新规则将赛车带领至一个新的时代,更低及更宽的前翼,更高并更窄的后翼,更加“干净”的车身。然而也许最有趣的变化是“可移动空气动力学”的引入,车手可以在比赛进行时在座舱内进行一定限度内的前翼调整。

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