【技术专栏】轮胎为什么对现在的F1这么重要?如何找到峰值抓地力?

2024-05-03 16:30 5957 次阅读

如果一名车手在排位赛的单圈当中,从轮胎里多榨出十分之一的余量,那就决定了他是在Q1或者Q2阶段淘汰,还是一直跑到最后的Q3决定发车顺序。

在前面车手的竞争当中,这样的差距决定了车手们是被困在追赶的车群战斗当中,还是可以享受一些干净的空气来争夺领奖台。

正如梅赛德斯技术总监詹姆斯·艾利森(James Allison)最近所说的:“在我们正在进行的比赛当中,百分之几秒的时间差距有时候会产生很大的影响,而0.2秒的差距现在会产生相当大的影响。”

能否拿到这0.01或者0.1秒的关键因素之一,就是排位赛当中的轮胎准备工作,因为如果你错过了窗口期,那么你的希望基本上就破灭了。

而找到最佳表现的过程远远不是那么简单的,这是车手和工程师在大奖赛周末里花费数个小时去测试和讨论的结果。

为了更加深入地了解这个领域,Motorsport.com采访了倍耐力赛车和F1项目主管马里奥·伊索拉,希望他可以解释到是哪些因素在起到关键作用,以及(节省轮胎)的目标为什么如此难以实现。

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“当我们看到这个图标,垂直坐标代表着轮胎的抓地力,而水平坐标则代表着温度,”伊索拉说道。

“在寒冷的天气里,任何为赛车运动研发的轮胎化合物都没有抓地力,相反,抓地力会随着温度的升高而增加。”

“这是一条上升曲线,直到达到峰值,然后由于温度过高,抓地力会大幅下降。”

弄清楚峰值抓地力在哪里,车队就能了解轮胎的工作范围是什么。

伊索拉补充说道:“一旦达到抓地力的峰值,在曲线的最高点,图表通常会显示我们定义为'工作范围'的3%区域。然后在两点之间有一条曲线,我们试图使它更平坦,最重要的是,(轮胎工作的适应区域)尽可能宽。”

“我们的目标是给车手一个更宽的轮胎工作范围,以确保更大的操作窗口。”

倍耐力过去常常公开宣布每种轮胎化合物的最佳工作范围,但现在这已经不可能了,因为有太多的因素在决定性能。

伊索拉继续说道:“轮胎使用窗口受到一系列参数的高度影响,这些参数可以通过一些方式有很明显的调整变化:我们可以从沥青类型或悬架设置调整开始。”

“我们不能忘记,抓地力有一个机械部件和一个粘合部件,所以不同的赛车会以不同的方式给轮胎施加压力。”

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当谈到比赛时,成功的关键是在工作范围内的最大性能和最小磨损之间找到完美的平衡,以尽可能地控制轮胎的退化。

排位赛是一场完全不同的比赛,但是工作范围并不是我们关注的焦点。

“在飞行圈中,车手试图尽可能接近最大抓地力,但要避免导致轮胎过热,”伊索拉解释道。

“我们讨论的是一个非常窄的范围,因为我们试图消除工作范围线和峰值抓地力之间存在的3%的偏差。”

伊索拉认为,正是在这3%的差距中寻找到关键的时间优势,这对正赛的发车位置产生了很大的影响。

他说:“我们有一个由20辆赛车组成的发车格,有时候所有赛车之间的差距就在一秒钟左右。”

“在过去的一些比赛里,排在最前面的赛车每圈有0.2秒到0.3秒的优势,所以可能刚好利用了这关键的试驾偏差。”

“现在,每辆赛车都如此地接近,并且差距已经来到了0.01秒,(让轮胎)达到最佳抓地力变得至关重要:这是在排位赛中找到成功方式的秘密。

如下图所示,车手在排位赛和正赛中追逐的东西与轮胎不同。

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找到合适的平衡

让轮胎进入这个峰值抓地力区域的理论说起来容易,但在现实生活中很难实现,因为轮胎都是独立的,以不同的方式加热。

正如伊索拉所解释的那样,在一圈内,前轮和后轮之间可能会有很大的不同。

后面的轮胎,增加牵引力,可以很容易地进入这个峰值抓地力范围,但前面的轮胎往往更难。

“前轴和后轴的工作方式不同,”伊索拉补充道:“并不是说在一辆车上起作用的东西也会在另一辆车上也会起作用。”

有三个因素会影响轮胎的温度:(轮胎)与沥青的接触,胎体的变形和赛车的制动。

后轮胎在牵引和加速过程中升温,而前轮胎在制动过程中升温。就车身的变形而言,由于高速弯道的侧向力以及空气动力载荷的作用,(轮胎)温度会升高。

然后是刹车,以及车手如何控制刹车,可能真的很重要。在低速行驶时,你可以利用刹车在轮胎中产生热量,车手可以根据前方或后方的紧急需要调整刹车平衡。

自从地面效应时代以及18英寸轮胎时代开始,每辆赛车都在尝试着控制温度——这就是为什么我们看到如此复杂的刹车管道目标是在循环新鲜的空气,以避免出现任何过热的情况。

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关键的准备圈

车手和车队都知道他们需要在排位赛中达到的目标,而达到目标的关键就是确保他们可以顺利完成准备圈。

伊索拉解释道:“从理论上讲,车手会想方设法让前轮和后轮都处于抓地力的峰值,从而开始飞行圈。”

“但情况并非总是如此:因为在有些赛道上,最好是在赛车尾部还没有完全准备好的情况下开始飞行圈。”

“巴塞罗那的赛道就是一个很好的例子。当你进入第三赛段时,你需要牵引力,所以如果轮胎之前用得太狠,那么赛车尾部就会过热,失去很多抓地力,从而影响性能。”

“因此,了解如何管理赛车前后的情况以找到一个良好的平衡是很重要的。如果温度不合适,你就会失去峰值抓地力,并为此付出单圈时间的代价。”

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其他赛道会带来一些不同的挑战。巴库的街道赛就是一个例子,它的起点是一条很长的直道。

“这里发生的事情,是轮胎在直道上冷却了,”伊索拉说道:“表面的温度确实降低了,而不是整个赛道的温度,但在直道终点刹车时,车手会发现自己的抓地力变差了。”

“在巴库,我们记录到直道起点和终点之间的温度差距是30度。因此,车手必须意识到这些变化,以免遇到意外情况。”

让轮胎进入“峰值抓地力”的区域是一门复杂的艺术,因为这是一件很难确定的事情,因为最终没有办法像车队希望的那样详细地测量轮胎温度。

正如伊索拉所说:“我们想要的是大部分化合物的温度,因为它是橡胶的核心。”

“然而,我们没有能够做到这一点的工具。你可以把红外传感器对准它们,但表面温度会根据空气、牵引力或刹车的情况而发生很大变化。”

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