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技術特輯 深入解讀F1賽車中的地面效應

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  [汽車之家 賽事]  地面效應(Ground Effect)首次在F1領域的實現(xiàn),,是由蓮花設計師科林-查普曼完成的,。上世紀70年代,使用考斯沃斯引擎的車隊試圖找到一個可行的解決方法,來彌補與大車隊相比存在的差距。那時候,,直接在引擎上下功夫,達到匹敵對手的水平并不可行,,通過一些巧妙的空氣動力學特性使引擎動力最大化,是他們知道怎樣操作的唯一方式,。

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『著名的蓮花78賽車,,科林-查普曼設計』

  “地面效應”是指由革新的空氣動力學套件,為轉彎賽車建立起的一種吸地效果,。也就是說,,通過一些相當有趣的車下功夫,這些F1機器實際上是被“粘”在了賽道上,,從而創(chuàng)造出了天外來客般不可思議的轉彎速度,。

  地面效應背后的原理其實非常簡單,。F1工程師希望賽車底部維持低壓力狀態(tài),這個低壓區(qū)和它上面的高壓力一起作用,,會產生極大的,、把賽車向下壓的力。在F1中,,查普曼建立的解決方案是,,對賽車底部進行革命性設計。他的賽車底部造型彎曲,,從側視圖看,,類似于極緩的U型(見圖)。這種彎曲造型使穿過賽車底部的空氣,,在中間那個介于車身和地面之間的狹小區(qū)域內加速,,由此建立起低壓區(qū)。

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『蓮花79賽車的底部設計,,可引導氣流建立車下真空效果』

  然而,,上述設計并不足以建立起期望中的地面效應,因為從賽車兩側進入底部的空氣會毀掉整個真空效果,。為了防止這種情況發(fā)生,,蓮花工程師給車身添加了靈活的側裙,賽車底部因此就被密封住了,。側裙最初的材質是粗雜材或塑料,,但后來證明,最好的是橡膠側裙,,因為它們在比賽中用不壞,。

  1976賽季,科林-查普曼在工程師同事彼得-賴特和托尼-路德的幫助下完善了完整的概念,,并最終在著名的蓮花78賽車上將其實現(xiàn)(這輛賽車還有一個更為人熟知的名字——John Player Special Mk III),。蓮花78在1977賽季的阿根廷大獎賽上首次亮相。

  然而萬事開頭難,,1977賽季的蓮花78賽車掙扎于諸多可靠性問題,。首先,來自賽車底部的氣流與巨大的后翼相互影響,,給高速駕駛的賽車造成了大量的空氣阻力,。而轉彎時獲得的所有優(yōu)勢都和考斯沃斯引擎糟糕的起跑表現(xiàn)相抵消了。福特提出,,下一步要做的,,是嘗試改進他們的V8引擎表現(xiàn)。然而,,針對每場比賽對發(fā)動機進行調校常常導致脆弱的可靠性,。整個賽季,,蓮花賽車出現(xiàn)的引擎故障不少于五次,取得的最好成績是馬里奧-安德雷蒂的亞軍,。

  新賽季成了蓮花被記入史冊的賽季,,車隊利用冬季成功地做了所有必要的調整,包括最新開發(fā)的蓮花79賽車的新款后翼設計,。蓮花78在新賽季贏得一場勝利后就被更得力的79車型取代了,。車隊通過這輛新賽車又贏得了當季的7場勝利,這樣的一流戰(zhàn)績使車手(安德萊蒂)和車隊雙雙拿下了1978年的總冠軍,,盡管這個賽季對蓮花來說結束于一場悲劇,,羅尼-彼得森遭遇意大利站的一場撞車事故,后來死于病發(fā)癥,。練習賽上,,彼得森的蓮花79賽車受損,正賽日只得駕駛落后版的78車型,。他在一場起跑事故中受到牽連,,賽車因此撞上了障礙物。

  另外一輛設計精巧的賽車為贏得1978賽季的大獎賽勝利試圖向蓮花79發(fā)起挑戰(zhàn),,這輛車就是戈登-穆雷開發(fā)的布拉漢姆BT46B賽車,。然而,由于BT46使用的阿爾法羅米歐引擎寬度大,,并不允許賽車采用蓮花79那樣的車下設計,。穆雷決定,他要通過另外一套工作原理建立起賽車底部的真空效果——在賽車尾部增設一個巨大的風扇裝置,。借鑒1970年的查帕拉爾2J“吸盤”跑車,,穆雷在賽車尾部安裝了一個由引擎自主驅動的風扇裝置。引擎轉速越快,,這個裝置吸引賽車底部傳來的空氣就越多,,由此建立起上述效果。像查普曼的蓮花賽車一樣,,BT46B也安裝了側裙用以維持車下的低壓區(qū),,但并未對賽車外形造成改變。

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由于F1領導機構禁止賽車使用可移動的空氣動力裝置,,穆雷以冷卻功能做招牌辯稱風扇裝置的合法性,。該裝置在吸引空氣的同時,也能夠輔助冷卻引擎,,因為它同時吸引了散熱器排出的空氣。這是完全合法的,。

  當蓮花的查普曼意識到發(fā)生了什么,,也開始研發(fā)起自己的“扇車”,。然而同年內,布拉漢姆車隊的所有者伯尼-�,?巳R斯頓決定從賽車系列中拿掉BT46B,,避免引起其他車隊的爭議。國際汽聯(lián)隨后將這款賽車的風扇裝置視作“可移動空氣動力裝置”,,對它施行了永久性禁令,。如果不是這條禁令,蓮花79和布拉漢姆BT46B將為爭奪1979賽季的世界冠軍頭銜展開一番相當激烈的戰(zhàn)斗,。

  1979賽季,,由于F1過彎速度的整體水平提高,圈速比前些年快了6秒左右,,國際汽聯(lián)決定強制推行賽車的平底設計,。然而,這條規(guī)定是這樣說的,,賽車底部應(僅)在維修站內保持平坦,。又是戈登-穆雷提出了創(chuàng)新的解決方法用來對付這一規(guī)則,他發(fā)明了一種新的裝置,,能自動把賽道上的布拉漢姆BT49變得更低,。

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『布拉漢姆BT49,使用了非法側裙卻被認定為合法』

  所以基本上,,賽車在維修站內像陽光一樣合法,,而一旦駛出維修站通道,會立馬變得不合法,。沒過多久,,其他F1工程師就意識到發(fā)生了什么。到1981賽季中期,,所有賽車都按著相同的概念建造起來,。側裙禁令實際上已經失去效力,國際汽聯(lián)最終在1981賽季末意識到了這一點,�,?墒悄莻時候,除了重新宣布這一裝置合法,,他們別無選擇,。

  即將到來的1982賽季將證明,這是國際汽聯(lián)一個相當缺乏創(chuàng)見的決定,。由于一些車隊使用了高馬力的渦輪增壓發(fā)動機,,車手們越來越無法忍受賽車高溫和高過彎速度。一系列的意外事故(尼爾森-皮奎特在經歷精疲力竭的巴西大獎賽后暈倒在領獎臺,;法拉利車手吉爾斯-維倫紐夫之死,;勒內-阿諾的雷諾賽車在地面效應壓力下甩向輪胎墻,;約亨-馬薩的起火賽車因同樣的壓力甩向觀戰(zhàn)人群;迪迪埃-皮羅尼在德國大獎賽遭遇的事故)最終引發(fā)了國際汽聯(lián)的快速反應,。1983賽季最后階段,,F(xiàn)1領導機構決定,禁止地面效應,。

文章標簽: 汽車賽事
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