【加里·安德森专栏】红牛的设计说明梅赛德斯可能犯了错

2022-04-07 16:12 3363 次阅读

赛季伊始,已经出现了几种不同的设计方案,车队也提出了他们的倾向性,但在某个时间点,每只车队必须选定一个方向,并继续深入、优化该方案。加里·安德森将红牛和梅赛德斯的赛车进行比较,认为梅赛德斯在设计方面存在的缺陷。

下图是两支车队的侧箱下切部分图片,W13没有真正意义上的“下切”,但通过对比这两个完全不同的设计概念,可以看出细节的处理才是真正重要的。

首先,如果底板面积对于车底产生的整体下压力至关重要,而且大多数车队都尽可能地加长轴距以实现这一目的,那么为什么梅赛德斯的底板从平面上看比红牛的小呢?

从梅赛德斯的外分流板/侧箱导流板前缘看,这一部件与红牛的位置非常相似。然而,前者的底板前缘更靠后,这的确进一步使其远离前轮乱流,但在新规之下,这部分并不像过去那样重要了。往年,车队需要最大化侧箱导流板的空间。

我们还可以看到W13其他分流板的前缘向前探出,而红牛的则置于底板前缘内。

这一前缘的高度和宽度决定了进入车底的气流量。如图中紫色箭头所示。但它对流量的一致性以及分流板如何分配这部分流量的影响并不大。

流经侧箱的气流中,其中一部分将向外转,以形成涡流(棕色箭头),帮助密封底板两侧。其中另一部分将被扩散器拉到底板的中央区域下,增加气流流速,反过来在车下产生低压,将赛车拉向地面。

剩余的部分都是关于梳理气流,以及因某部分占比过大而导致的气流分离问题。气流不是固体,因此,取决于其用途,它将在一定程度上压缩和/或膨胀。如果试图压缩它,它便会找到最容易的流动路线,如果试图使之膨胀,它就会从原本遵循的流线上分离出来。

如果这些问题在风洞里发生,那么当车上赛道时,情况会变得更糟。因为在赛道上,赛车不断地移动,赛道表面也不会像风洞里那样平坦。

正如绿色箭头所示,红牛的底板上部区域比梅赛德斯宽得多。同时,通过侧箱上部的轮廓可以看到,红牛上部可以帮助控制气流,即下切。

因为有了较低和较高的表面,气流加速在这些表面上产生的力,应该是相互抵消的,这意味着车队可以使用这种风格的侧箱设计来改变气流方向,以适应尾部设计的需要。

W13不仅底板面积小,上层部分也没有足够的容纳空间,所以没有下切,但它的散热器入口也被置于该流动区域的中间。

安德森认为这一设计是向车底提供一致的流量。在任何车上,散热器流量都会随着速度而变化。当车速加快时,散热器无法处理过多的流量,因此开始产生堵塞,而这些多余的流量将溢出进气口前缘。

溢出气流将被拉向压力最低的边缘区域。在这种情况下,便是进入车底。

可以说,在高速行驶中,W13底板下额外的气流将减少其中央部分失速和产生“海豚跳”的机会。但这一部分气流缺乏一致性,且很难针对所有条件和不同的冷却要求进行优化。例如,改变散热器出口管道以增加或减少冷却水平,底板下的性能将随着这一变化而改变。

同样,我们可以看到红牛赛车侧箱及其非常明确的轮廓变化如何引导后轮胎周围气流(黄色箭头)。将这股气流与后胎气流相连(玫红色箭头),有助于增加气流一致性。由于后轮后有一个低压区,气流将被拉入,以减少大轮胎所产生的阻力。

梅赛德斯的赛车也是这样做的,但通过让侧箱(尽管已经很小)向内倾斜,使得气流被拉到“可乐瓶”区域。这意味着它对流经底板上表面的气流,以及与之相关的下表面气流影响不大。

W13创造的后视镜支架系统和侧箱表面可能有所联系,以符合“在此区域可以使用多少车身轮廓”的规定。

然而,这类后视镜支架系统本身就会产生升力,因此用这个部件产生的涡流帮助底板似乎有些牵强。它们也的确会产生气流下洗,但由于后面没有侧箱,这部分气流会简单地被拉到“可乐瓶”区域。

从安德森的角度来看,梅赛德斯车需要重点关注红色箭头所示的区域。首先是散热器进气口的位置,多年来,每辆赛车上的散热器进气口都逐渐与车底的前缘分离,以减少散热器管道的气流溢出,避免气流被拉到车底。对于地效赛车来说,情况没有什么不同,这部分的考量更加重要,因为车底的压力应该比过去低得多。

其次,从底板外缘一半位置到后轮胎前缘的红色箭头也令人生疑。如果侧箱前端没有能力产生下洗气流,以帮助建立有助于密封底板的涡流,那么车队就必须通过其他方式来实现。

赛车行驶高度对其性能表现的影响变得更加关键。一毫米的后部高度便可以产生0.1秒的圈速差异。但问题是,再多降低一毫米,便会产生巨大的“海豚跳”,因此车队很难找到最佳表现与底板高度的“甜点”,特别是在沿奔驰底板边缘的红色条状区域(如图)。

“海豚跳”现象来源于赛车底板下表面气流失速。如果失速足够大,那么赛车就会出现颠动,或者会被认为是在弹跳。当赛车上升时,失速的气流重又恢复,促使这一过程循环往复。在这张图标上,安德森把它称为“不受控失速”。

解决问题的技巧在于,仍然保持有气流失速,也会减少阻力,但流速这一数字永远不会下降到较小的值。在这张图上,安德森称之为“受控失速”,如果车队能做到这一点,便可以在低速时采用较低的底板高度,为中速弯道产生更多的下压力。

这种失速可以通过底板过度工作来触发,或者在接近阈值时,通过简单的碰撞触发。一旦发生,它将保持下去,直到车手放慢车速,使赛车地板抬升。

我们期待着梅赛德斯采取怎样的方向来摆脱困境。车队其中一些问题可能通过阻尼和车高控制来解决,但通常在其他方面会为此付出代价,比如刹车或加速时,车手无法切路肩或了解轮胎抓地力的反馈。

目前,一切都不算太迟——但作为一个团队,车队必须做的第一件事是确定问题来源。如果能做到这一点,便可以纠正问题。

但留给梅赛德斯的时间不多了。

返回新闻列表