【周二技术专栏】红牛RB18赛车统治力背后的秘密

2022-11-01 22:05 7437 次阅读

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欢迎来到周二技术专栏,本周的作者是F1资深记者马克·休斯,而负责绘制插图的还是我们的老朋友皮奥拉。

红牛的Red Bull RB18将成为F1这项运动有史以来最成功的赛车之一,马克斯·维斯塔潘赢得了他的第二个世界冠军,红牛车队也拿到了他们第五个年度总冠军(九年以来的第一次),他们已经赢下了本赛季迄今为止20场比赛中的16场——维斯塔潘赢了14场,佩雷兹赢了2场。

事实证明,这是一套在全新空气动力学规则下的杰作,这些新规则对于绝大多数其他车队来说都带来了诸多问题。

红牛的首席技术官纽维加入了这款赛车的设计团队,这个团队包括技术总监Pierre Wache,空气动力学负责人Enrico Balbo、首席工程师Rob Marshall、首席设计师Craig Skinner、性能工程负责人Ben Waterhouse和赛车总工程师Paul Monaghan。

纽维在他的职业生涯早期就拥有丰富的赛车底盘设计经验,当然他会意识到这种更具有超强空气动力学底板概念的赛车可能存在的一些危险。但纽维在这种情况下的实际设计投入仅限于悬架——尽管这是赛车拥有卓越性能的关键部分。

这辆赛车由本田强大、可靠切精密的RA621来提供动力,这是2021年动力装置的更新版本。围绕这个引擎,红牛制造了一款拥有独特而优雅的侧箱布局的赛车。

在这里,我们着眼于赛车的每一个关键设计细节,来看看它与竞争对手的区别。

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维斯塔潘和RB18本赛季已经形成了统治性的合作伙伴关系,迄今为止赢得了20场比赛中的14场

底板

在新规则下,底板绝对是赛车性能的关键,下压力由中央龙骨两侧的通风管道产生。空气流过这些通道的速度以及底板和赛车上方表面之间的气压差会行形成下压力,有效地将赛车“吸”在地面上。

但红牛对通风管道的设计与其他任何车队都不相同,其他车队采用了一个泪珠形状的中央龙骨来设计周围的通风口,但红牛的龙骨形状没有那么统一,通风口的外侧似乎更高,更像一个拱形。

龙骨的轮廓变化和通风管道的高度变化相结合,似乎是为了精密地匹配两者的长度及体积,以便于提供更加一致的气流。我们也看到红牛赛车没有受到气流的严重困扰,也没有出现严重的海豚跳现象。

事实证明,这些规则的关键点不是当赛车后部行驶高度较低的时候,底板通过高速弯道可以产生下压力的峰值是多少,而是当行驶高度较高的时候,在较慢的弯道可以保持的下压力峰值是多少。

甚至这些进风口的叶片边缘轮廓也并不均匀,似乎与通风管道的轮廓相匹配。这些变化会改变赛车的空气动力学特性,并作用在赛车前后轴上的压力中心。这也表明了红牛车队对其底板下方的气流进行了非常精密的控制。

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法拉利底板(左)与红牛(右)形成鲜明对比。可以看出,RB18地板的中央龙骨与F1-75上常规的泪珠形状完全不同。这似乎是与通风管道高度相契合的一部分,以便为赛车提供更加一致的气流。从理论上讲,这将降低底板产生下压力的峰值,但这样可以匹配行驶中变化的赛车高度。

悬架系统

像迈凯伦一样,红牛通过将悬挂从前推杆/后拉杆切换到完全相反的模式,来适应了新规则。红牛认为,前部的拉杆布置可以让气流更好地流向进风口,而后部的推杆布置提供了更好、更坚固、更轻的机械装置。

以前,拉杆后部的高摇杆为强大的引擎提供了更大的空间,但随着2022年新规则标准化的设定,这些空间不再存在。

后悬架的长度很长,以适应各种行驶高度。即使它通常比其他任何赛车具有更高的静态行驶高度,但它也会在高速的时候下沉得很低来减少阻力。这是这辆赛车可以在竞争中始终保持直线速度优势的关键因素。

为了让赛车以这种方式降低行驶高度,需要相对较软的悬架弹簧,在其他赛车上,这样的设置会导致赛车的弹跳。红牛底板的设计可能是较软的悬架得以应用的关键因素。

在其他赛车上,特别是梅赛德斯车队,悬架必须足够加硬,才能让赛车保持行驶高度和速度的结合,但这回导致有频率的弹跳,但红牛似乎对此“完全免疫”。

在前部,纽维再次选择了多连杆布置,上部前连杆安装的比较高,而上部后连杆则比较低,这样可以减少后部行驶高度增加时下压力的损失。

一个非常精妙的细节在悬架的外部(通常在中间部分,带有摇杆)上有行驶高度的调节器,以便于随时调教赛车。

多连杆布置——各种选个连杆都有单独的连接点——会导致赛车重量增加,但它允许这些连杆更独立地工作,从而提高更好的驾驶感,这也提供了更加稳定的空气动力学设置。

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左:在保罗里卡德赛道,红牛将两个最外面的通风口叶片进一步分开。右图:后轮胎前底板上的这种舌状嵌件是在银石赛道推出的,与法拉利首次看到的特征相似。据信,它可以缓解在低行驶高度时“轮胎喷射”在底板那部分产生的过大压力。

赛季中的改进

RB18在空气动力学方面取得了不俗的进步,但也许最重要的进步是它的减重计划,这辆车在今年赛季开始的时候的重量,远远超过了最低重量限制。

由强大的底板引起的空气动力负载,意味着赛车必须比以前更重才能保持刚性,新的18英寸轮胎和更大的制动器都比以前15英寸的要重得多。

许多赛车增加的重量都朝向赛车前部,这也使得早期版本的赛车让维斯塔潘总觉得转向不足,并更容易发生前侧的轮胎锁死。

随着重量的减轻(伊莫拉时推出的新底板,重新设置的刹车,最初设计的一些实心部件变成空心),因此重量分布向后移动。

这对空气动力学家来说是个好消息,这让赛车在进弯的时候,后部可以提供更强大的稳定性,从而避免赛车出现转向不足。

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