纽维自传《How To Build A Car》连载67:规则大改的机会

2022-10-06 18:30 2500 次阅读

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第十部分:第9弯——如何建造RB5

第六十六章

尽管我们有新的车手阵容、新的设计和雷诺发动机,但我们2007年的赛车整体上缺乏速度,我们在车队积分榜中排在第五名,尽管比之前捷豹的第七名有所提高,但离我们想要的目标还很远。

2007年中,有很多人批评F1中的超车太难了,导致在比赛中只能通过进站策略来提升名次。他们成立了一个超车工作组,对如何改变空气动力学规则进行了适当的研究,这意味着后面的车辆将较少受到领先车辆的影响。

除了在2005年提高了前翼之外,自1998年以来,空气动力学规则一直相当稳定,因此,现在的赛车已经发展得很好,没有人向前迈出大步。车队继续改进赛车的方式是进行很多小的迭代更新,这对那些拥有大量预算、经验丰富、组织良好的空气动力学团队和顶级基础设施的老牌领先车队很有利。

我们正在追赶,而且很可能需要一段时间,但空动规则的重大变化可以为一些新的思路提供一个很大的机会。最初,这个规则大改将在2008赛季引入,但我认为,从个人、基础设施和组织的角度来看,我们还没有准备好利用这个机会。在此期间,我进行了一次人员改组,把我在迈凯伦时的一位老同事保罗·莫纳汉从赛事工程主管的位置上调走,而让他在公司里扮演一个更加特立独行的角色,但他的具体任务是,在所有监管问题上成为与国际汽联的联系人。我问保罗,看他是否能将规则大改推迟一年,到2009赛季。他设法对赛会争辩说,这些变化是很仓促的,需要进行更多的研究,后来给了我想要的延迟。规则最终于2008年3月公布。

RB4是2008年的车型,是一辆还可以的车。但我们仍然有太多的可靠性问题,赛季开始后,大卫(库特哈德)在墨尔本发生了事故,赛车几乎在他身边解体。悬挂系统太脆弱了,以至于在马来西亚,他在一个高速弯道中撞到了路边,前悬挂损坏,他的两个前轮都掉了。

2005年底,迪特里希(马特希茨)收购了第二支车队,是在意大利法恩扎(Faenza)的破产的米纳尔迪。他将其重新命名为红牛二队(Scuderia Toro Rosso,STR)。这支车队将作为一队,红牛车队(Red Bull Racing,RBR)的车手训练车队,并在销售低迷的意大利推广红牛(饮料)。赛车的研究和设计由第三家公司,红牛技术公司(Red Bull Technology,RBT)完成,我为这个公司工作。因此,在2007和2008赛季,红牛车队和红牛二队的赛车设计完全相同,唯一的区别是,小红牛使用的是我们(RBR)在2006年底放弃的法拉利引擎。

因此,对于米尔顿凯恩斯的设计团队来说,今年的亮点是,在非常潮湿的蒙扎赛道上,令人兴奋的年轻车手塞巴斯蒂安·维特尔(Sebastian Vettel)为小红牛获得杆位,而马克为我们,红牛车队排位赛获得第三。这场正赛也是在暴雨中进行的,我们都没有想到这位年轻的天才车手能长久保持他的位置,但这正是他做到的。塞巴斯蒂安那天的表现是无所畏惧的,他取得了第一场胜利,以21岁零73天的年龄,成为这项运动历史上最年轻的正赛冠军。这是一次相当了不起的驾驶,也为米尔顿凯恩斯的设计团队带来了他们的第一次胜利。

然而,对于我们的另一个身份,红牛车队来说,这是一个很大的尴尬,因为我们经常被"二队"击败,他们使用的是我们不想要的法拉利引擎。在奥地利萨尔茨堡举行的赛季末车队状况总结会议上,迪特里希让我们相当难看。来自奥地利的压力很大,要求我们改进。确切地说,他期望更多。我勇敢地,或愚蠢地决定,我们不会挑战冠军;我们今年不太可能赢得比赛。我们的大好机会是这些新规。因此,当我们从第二场比赛回来后,我就从2008年的赛车开发中退了出来,投入到2009年RB5的研究和设计中。

2009年的法规规定,前翼是汽车的整个宽度,在翼的中央500毫米处有一个中性部分(neutral section),并延后了扩散器。这意味着扩散器的前端现在不能位于后轴中心的前面。侧箱导流板周围的区域也受到严重限制,而侧箱上的各种附属物都被完全禁止。尾翼也变得更窄,但更高,使车的尾部看起来相当笨拙。

因此,从空气动力学角度看,这是一辆非常不同的车。第一个问题是:怎么用这个新的前翼?现在有一个前翼坐在前轮胎的正前方。如前所述,所有的翼片都会在其顶端产生涡流,这是一个事实,就是说在赛车上,翼片的顶部有高压,而在底部有低压,所以空气有效地试图绕过顶端,从顶部表面旋转到底部表面,形成这种涡流结构,向下游分离。

自然界中有很多涡流的例子。例如龙卷风。如果你在潮湿的时候,看一架飞机从希思罗机场起飞,你会看到一个从机翼顶端旋转的蒸汽痕迹,这就是我们所说的翼尖涡流。也可以在赛车上看到它,在潮湿的日子里从尾翼上离开,当时的湿度是比较大的,导致气流凝结成蒸汽痕迹。

在过去的30年里,F1赛车的所有翼片都只是部分地放在前轮之前,因此这些尖端涡流总是被甩到前轮的内侧。现在的机翼如此宽大,实际上我们有机会操纵端板的形状,试图将尖端涡流甩到前轮胎的外面,这在空气动力学上是一个巨大的差异。内侧涡流会对下游的流动结构造成巨大的损害,因为它与前轮尾流相互作用,将前轮尾流拉到车的其他部分。通常情况下,这将由导流板来解决,但现在这个方法被这片区域的规则所限制。

另一件变得明显的事情是,位于中心的前翼中性部分和距离赛车中心线250毫米处的翼片之间的不连续性,也产生了一个非常强大的涡流,被称为250涡流,因为它是在距离赛车中心线250毫米处产生的。该漩涡实际上是非常有用的,因为这种旋转将前轮尾流的下部推向外侧,远离车的其他部分,这减少了前轮尾流被吸入扩散器的机会,这是车的敏感部分。

它的缺点是,就像它的开瓶器一样的动作将车轮尾流的下半部分推向外侧一样,它将前轮尾流的上半部分拉向内侧,拉到尾翼上。考虑到这一点,我们采取的设计方向是,使前翼端板外倾,以获得前轮外侧的尖端涡流,以及塑造前翼的内侧端,以最大限度地加强250涡流,同时保持其稳定性。

图1:2009年关于前翼宽度的规定,以及由于随后的涡流场而产生的空气动力学问题和我们在RB5上的解决方案,V形底盘。

由于250涡流是一个强大的涡流,它导致了气流与单体壳的底角分离。实际上,是一个方形横截面的底盘坐在一个旋转的圆形气流中,这不是很优雅。

然而,我在研究规则时意识到,有一个漏洞允许我们做一些类似于1998年迈凯伦赛车的事情,也就是把底盘扭曲成V型截面。规则再次规定,底盘的深度必须是某种规定的尺寸,并沿长度方向变化,但这只是一个深度,并没有说它必须是矩形。

因此,我们采用了与1998年迈凯伦相同的原则,尽管现在为了满足转弯半径的规定,鳍片采用了圆角。这使我们的底盘侧面更适合这种从翼片上脱落的非常强大的涡流结构。

与250涡流相关的另一个问题是,它位置很高,尽管我们从2005年的迈凯伦赛车中继承了提高的叉臂,但还是会碰撞到前悬挂。解决办法是进一步提高内侧端,这对悬架的几何形状是一个妥协,但根据驾驶者在环模拟器(现在已投入使用,并证明是一个非常有用的工具),总体上单圈时间是净获益的。

在车尾,扩散器的形状是关键,特别是后轮胎周围的区域。早期我们在与轮胎的挤压作斗争,你可能记得讲FW14的那部分。在轮胎旋转时,气流到达地面时被困于轮胎表面,只能向侧面喷出,所以你会得到一个横向出现的脏乱空气。

由于扩散器现在要到与后轴持平时才开始工作,这些空气在最坏的时候被吸入扩散器。一种帮助解决这种情况的方法是在后刹车管上加装翼片,在底板的顶部加装栅栏,以产生与轮胎挤压相反方向的涡流。这似乎相当有效,我们取得了很大的进展。

图2:使用推杆式后悬挂,流向下部(梁)尾翼的质量受到影响(左)。我们在RB5上引入的拉杆大大地改善了情况(右)。

使扩散器工作良好的另一个关键是,在扩散器的后面有一个低压场,帮助吸引气流通过。这就是梁翼的工作。它位于扩散器的后缘之上,提供了一个很好的低压场。然而,推杆式后悬架是最近几个赛季车队们的一致选择,推杆及其相关的摇杆和悬挂在内侧的一端将气流推到梁翼上,极大地降低了其效率。

随着扩散器现在开始进一步向后延伸,我们意识到有空间容纳一个拉杆,就在变速箱的前面。其中的摇杆和内侧悬挂被抬得很低,不碍事。这使得车身更低更窄,因此流向梁翼的气流更强,进一步获得了良好的下压力。

结合这一点,我们将后部车身下部做得很窄,以便将气流输送到扩散器后部的格尼襟翼(Gurney flap)上,但又将其上方的车身加宽,形成一个鱼尾平台,使后轮旁的气流增压,从而减少轮胎侧面的损失。

这种拉杆式悬架的组合,在后轮胎旁的栅栏上旋转出一个涡流,与安装在后刹车管区域的翼片相结合,以及狭窄的低的/鱼尾宽的上后部车身,现在已经成为F1的标准。不幸的是,没有抵制抄袭的规则!

还有个一直存在的东西没说,那就是后来被称为双层扩散器的东西。如果你相信它是合法的话。

有三支车队拥有它。威廉姆斯、丰田和罗斯·布朗的新车队,布朗。罗斯加入本田的时间与我加入红牛的时间差不多,在2007年和2008年这两年中,我们都遭遇了类似的不顺。本田决定他们已经受够了,并在11月离开。

罗斯设法进行谈判,让本田支付了下一年的账单,所以至少人员还在,没有被淘汰。他还设法说服了马丁·惠特马什和迈凯伦车队,让梅赛德斯给他们提供引擎,这让人有点恼火,因为他刚刚阻止了我们。事实证明,这也是一个巨大的乌龙事件,因为梅赛德斯有野心拥有自己的车队,而在布朗赛车的后面装梅赛德斯的引擎,为这条路探明了方向,在这个过程中,迈凯伦被贬为客户车队。

当布朗还在本田的支持之下时,他们的一位日本工程师看到了双层扩散器的潜力。他发现了法规中的一个漏洞。基本上,规则要求赛车上有两个平面,即位于车中间的基准平面(reference plane),以及位于两侧的阶梯平面(step planes),两侧的必须比中间的基准平面高50毫米。

规则还谈到了参考平面和台阶平面之间的垂直过渡,以连接这50mm的高度差。规则继续说,在台阶和参考平面上不应该有孔。

在本田工作的一位日本工程师发现,法规并不禁止在基准面和阶梯面之间的垂直过渡处有一个孔。

这是一个聪明的解释。这合法吗?是值得怀疑的。当新车在2009年初发布时,有三支车队发现了这个漏洞,考虑到它自1995年以来一直存在,这表明这些车队的人员要么在流动,要么正在相互交谈。

不管怎么说,底线是威廉姆斯、丰田和布朗都有这种新的双层扩散器。

你可以想象,这让我们大跌眼镜。我们要求查理·怀廷、马克斯·莫斯利和国际汽联给予澄清。查理不置可否,但马克斯则更加明确。他说,这些车不可能是合法的,别担心,他们会被禁止的,他们不能参加比赛。

时至今日,我仍不确定它们是否合法。毫无疑问,这是本田工程师的巧妙解释,但无论如何,合法性很快就沦为一个次要问题,因为我们又一次陷入了国际汽联的政治困境。当时,马克斯正与迈凯伦和法拉利对这项运动的管理和未来方向进行争论。敏感的人可能会观察到,这不仅是双扩散器是否合法的问题,而更多的是为了给这两支车队一个教训。由于迈凯伦和法拉利都没有双扩散器,因此,马克斯说它是合法的。

不幸的是,我们被卷入了这一切。我们也没有双层扩散器,但只是附带的结果。

这可以带来很多性能。允许你有效地规避扩散器的高度限制。与其在车后安装一个只有175毫米高的扩散器,不如将其做成300毫米高。罗斯·布朗知道这一点肯定有一段时间了,因为他在确定法规的后期阶段一直在进行游说,为了进一步限制扩散器。他希望将扩散器的高度限制在125毫米,而不是175毫米,他清楚地知道,有了上面的双扩散器,下面的扩散器有多高就不重要了。

这是一种游戏规则,还是仅仅是在利用漏洞方面走得太远?

我还会做同样的事情吗?我想不会,但这是个好问题。


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