【加里·安德森专栏】三巨头的尾翼有什么区别

F1车队仍在适应2022赛季的空气动力学新规。即使没有“海豚跳”问题，新车的开发周期也不会有明显不同。“海豚条”只是设计师工作时需要关注的一项事件而已。

车队开发受预算帽限制，每一块钱的花费都至关重要，所以在早期，最好不要太过冒进。我们迄今为止看到的保守升级都源于这一思想。

这导致车队花费更多的时间研究，而不是像过去赛季，制造一些部件，直接放在实车上进行性能测试。这一改变不是坏事，过往的测试中，车队不计成本地制造“小玩意”，寄希望于它们能够提高圈速，由此带来大量浪费。

作为赛车开发的一部分，设计师需要把车后部看作一个整体，你甚至不能把不同的下压力/阻力尾翼区别对待。当DRS打开时，赛车需要它们减少阻力，此时区分就更难了。

在扩散器性能影响方面，扩散器上方的尾翼的中央部分尤为重要。如果这部分作用不够明显，气流可能会与梁翼失去联系，反而影响扩散器工作。和往年相比，尾翼不再是独立部件，较平的形态可能会导致赛车失去更多下压力。

目前的扩散器规则和梁翼的重新引入，极大影响了扩散器和底板下方的工作方式，这些部分的设计需要齐头并进。

梁翼的形态与机翼后缘的格尼襟翼（Gurney flap）相仿，位于扩散器后缘。在梁翼之上还有尾翼。这样的设计使得对气流流线的影响更有效率。

然后是后刹车通风导管内侧的导流叶片组合设计。这部分也非常重要，它们产生的力将直接作用于轮胎接触面。这意味着在赛车悬挂移动时，产生的效果没有时间滞后，负载直接作用于轮胎。因而不需要由悬挂系统刚度来支持负载。理论上，如果有大量下压力在轮胎上，那么赛车可以采用更软的悬挂。这不是什么新鲜事，在翼片出现的早期，它们被直接安装在竖直组件上（随后被禁止）。

虽然设计原则相似，但不同的赛车总是有差异。因此，我们可以根据迈阿密大奖赛的实车，详细看看前三名的车队是如何处理这个区域的。

法拉利

法拉利在本赛季开始时表现得很好，车队更早地掌握了设计原则。除一些小细节外，自巴林以来，F1-75没有什么变化——尽管本周末在西班牙，车队会带来升级——这是古老的哲学，“如果东西没坏，就不要动它”。

F1-75的尾部实际上非常简单。如所有人预料的那样，它有最大的扩散器口面积。

在扩散器后缘以上的区域，梁翼的设计激进。然而，该区域可能会比想象更深一点，这将使扩散器工作加倍，但也可能会增加阻力。上部的尾翼弧度较大的勺形。

这些设计都是为了让扩散器、梁翼和尾翼作为一个整体工作。安德森唯一担心的是，当法拉利为低下压力赛道改变调教，减少尾翼中心部分深度时，尾翼的这一部分工作是否会与梁翼失去联系？

尾翼上层翼片的外倾角减小，与我们过去看到的理念相同。尾翼外侧两端效率最低——再加上上表面缺乏端板，这意味着气流只是溢出两侧，而不会影响底部的气流流动，而这正是产生下压力的原因。

梁翼在向外延伸时外倾角也减小。梁翼本身的效率相当低，下方扩散器不能向外延伸这么远，因此这一区域的翼片部分没有必要进一步激发扩散器工作。

尾翼端板向外扭曲，这使得后轮后的低压区可以拉出更多气流，再次填补这一空白，减少阻力，提高尾翼性能。

法拉利已经在后刹车导流叶片上采用最大允许面积。从这些地方获得的下压力越大，当悬架移动，如制动时，车尾就越稳定。

扩散器中的阴影区域面向地面，非阴影区域是连接扩散器内侧和底板的垂直面。

这两个表面的交叉处非常重要，如果它们之间的连接半径不够大，很容易导致气流分离。

我们还可以在图中看到冷却气流出口，以及车身上表面百叶窗如何与尾翼下气流一起工作。

总而言之，法拉利赛车的尾部简洁实用，但没有什么突出的创造性。这套保守的方案显然有效，但不幸的是，F1的竞赛，不进则退。让我们看看法拉利在巴塞罗那会带来怎样的升级。

红牛

一眼望去，红牛RB18的尾部看起来与法拉利相似。但最近几场F1比赛中可以发现，红牛的功夫在细节中。

同样，红牛使用了允许的最大扩散器出口面积，但更多地采用混合表面，可以看到上部分外角采用了更大的表面连接半径。

垂直面与扩散器内侧上表面连接的双线也展示了红牛的设计，尽可能利用扩散器体积，减少了气流分离的风险。

梁翼更像多翼片结构，而不是像法拉利那样简单的两层翼片作为整体工作。

新规要求梁翼最多只能有两层，从侧面看，有明确的位置、尺寸限制。红牛车队下层翼片（图中以蓝色标记），在扩散器后缘限制之上。

梁翼下层翼片的上边缘在允许范围内尽可能高、尽可能向前。这意味着它作为独立部件，在关键的中心部分能够较早产生气流转弯力矩，也意味着它接近上层翼片，低下压力尾翼仍将影响这个部分的气流。

在外侧不需要转弯力矩的地方，梁翼截面和角度减小，以减少阻力。

尾翼中心部分较浅，和法拉利相比，是产生下压力更低的组件。翼片向外延伸时，形态下落。

根据新规，尾翼上方没有端板，如果车队试图在这个区域做得过多，上表面气流就会溢出外侧。车队希望其中一些气流能填补后轮后面的空隙，但如果试图从翼片上获得更多下压力，最终可能只会得到阻力。

像法拉利一样，红牛已经用尽了后刹车通风导管内侧表面导流叶片所允许的所有面积。这些叶片也有助于收集后轮旋转到赛道表面时产生的气流，管理所谓的“轮胎乱流”。这也有助于密封扩散器垂直两侧，对后轮周围的气流结构非常重要。

红牛通过在发动机盖后部较大的出口来实现其冷却要求，同时，RB18还有一些小风道。这也许不像法拉利那样“优雅”，但找寻最佳的冷却气流出口位置，就是要找到车身上对空气动力学影响最小之处。

梅赛德斯

梅赛德斯在新规中受到的影响最大。我们已经知道“零侧箱”理念的不同了，但在这里，安德森将讨论重点放在车尾。

像法拉利和红牛一样，梅赛德斯使用了扩散器的最大允许宽度，但不太注意双表面的交汇处的连接。

如前所述，因为气流速度在两表面上是不同的，因此此处很容易出现气流分离。如果流速差异太大，那么就会产生“分离区”，并影响扩散器的效果。

“分离区”是指此处的气流没有能量流去任何地方。双表面连接半径越大、越靠后，边界层的堆积就会越少，从而增加气流分离发生的风险。

梁翼是迈阿密大奖赛的新升级件，使扩散器上表面工作更有效。但该组件并不像法拉利或红牛换上的那样强大。

翼片截面较小，而襟翼则是处于法拉利和红牛设计的折中区域，前者是使梁翼尽可能协同，后者则是使两个翼片分开工作。

众所周知，梅赛德斯比其他大多数车队更容易受到“海豚跳”的影响。这种波动来自车底，由于扩散器是车底的延伸、是使车底工作的部件，因此被归类为产生整体下压力的装置。

减少梁翼对扩散器的影响，将导致扩散器对底板的影响降低，这将降低通过扩散器的气流速度。这可能会减少“海豚跳”（因为底板下气流流速不快），也可能会增加“海豚跳”（同样因为气流流速不快）——这个问题尚未有定论。

举例来说，如果翼片挣扎于气流分离，那么减少角度就会减少分离，但得到的下压力也会相应减小。然而，在其后缘安装格尼襟翼可以解决这个问题，并提供更多的下压力。目前一切还在探索中。

翼片外侧两端角度减少，与端板连接处也很小。

由于上述原因，梅赛德斯的制动导管叶片使用了最大允许面积。

梅赛德斯在本赛季开始时，视觉上采用了高下压力尾翼，在需要较低下压力时被调回。通过调整上翼后缘，尾翼喉部相对于梁翼保持在相同位置，但由于翼片较短，它承担的责任就不那么大。襟翼较短也意味着DRS影响减少。在迈阿密，梅赛德斯使用了新版本的尾翼。

不是说梅赛德斯的下压力较低，因为它走了一条与其他两个车队不同的路线——减少中心部分深度，增加向外延展，采用更平的跨度截面。

迈阿密的新升级意味着上层翼片的喉部离梁翼更远，对梁翼的影响以及反过来对扩散器的影响将减少。此外，安德森仍然看不出，通过改变截面深度，翼片末端气流会有怎样的变化，上表面的气流只是溢出，部分气流在下表面发挥作用有限。

奔驰的冷却套件设计是使其能够提出“零侧箱”概念的原因之一。赛车后部冷却出口与法拉利大小相似，比红牛的小得多。

梅赛德斯也有一些百叶窗沿着发动机盖布置。因此，如果把所有散热出口面积加起来，这三辆车整体不会有多大差别。

总结

从后视图中可以看到，法拉利可以通过尾翼下产生更多压力，但没有红牛有效。

纽维和他的工程师团队，给红牛设计带来丰富细节。每一处都被优化了，功夫尽在细节中。

至于梅赛德斯，批评起来很容易，但在安德森看来，其设计没有任何不寻常。赛车的尾部是使其他部分发挥作用的关键。梅赛德斯试图通过减少尾翼和梁翼对扩散器的影响，来克服“海豚跳”问题，但由于扩散器是产生下压力的最有效机制，安德森不明白车队为什么要朝这个方向去改进。

你不能把气流压在车上，否则，它就会四处逸散。设计师只能引导其流过赛车，而车尾设计展现的，便是这一切发生的机制。以散热器出口为例：它们指向后方，以允许气流被拉着流经赛车，其他部分的原理也是完全一样的。

总的来说，三只车队选择两种不同的处理方法——红牛和法拉利处于两个极端，梅赛德斯则介于二者之间。

让我们看看在西班牙，这一部分有什么升级变化，以及两种方法之间是否能分出优劣——或者两者、甚至三者都只是同一问题的不同解法。