【专栏】2022赛车规则改变，到底变在哪里了？

2022年的新赛车进行了规则大改——但究竟改在哪里了？就请跟随空气动力学硕士迈克尔·马斯迪亚，详细了解一下2022年F1技术新规。

2022赛季规则第一次限制了赛车可安装的空动装置数量。在以往的规则中，车队在部件尺寸、正面积或曲率方面受限，但数量方面相对自由。

如今，除了技术规则中明确规定的内容外，车队不能添加任何其他元素。因此赛车之间的差异将更加难以察觉。规则的简化将迫使车队高效设计部件、从工程学角度做取舍，而不是仅靠增加元素来获取赛车性能。

前翼

上一代规则中，车队可以在一个矩形限定区域内设计前翼，仅有一些小限制。现在，规则明确了前翼所必须采用的格式，并允许最多四层翼片。从历史上看，车队总是倾向增加前翼翼片数量，减少后翼翼片数量。

2022年新前翼的形状将影响气流，迫使其向底板流动，使更多气流流经底部隧道。赛车仍然采用后掠前翼，牺牲一部分下压力换取更高的尾速。端板设计上，使用弧形轮廓与前翼相融合。

上一代赛车前翼效能损失在翼片与端板连接交汇处——翼尖处产生压力差，引发涡流，所以设计师需要尽可能处理好此处。特定翼型剖面被拉伸为实体，延伸至平面端板上，形成一个整体。这样的设计使得赛车能够轻松梳理气流、处理翼尖涡流。

车队希望前翼贴近地面。然而，过小的间隙会带来安全问题，导致汽车空气动力学平衡不稳定与下压力的急剧下降。安全起见，规则中规定赛车必须保持较高的下压力。

底板

2022新规中对空气动力学影响最大是新的底板规定，地面效应赛车将重归围场。地板的前缘有向前翘起的围栏，以旋转空气、让气流通过底板。底板主体有特定的曲率，产生低压文丘里区。曲率界线有严格限制，因此，车队在这片区域可做文章的空间很小。

除了地面效应，车队所能设计的，只有地板边缘翼片与前部围栏。

底板尾部十分平坦，车队可能会在外边缘设计一些装置，规则限度内提升气流效率。他们在前部的发挥空间更大，可以自由决定进气区域的倾斜度，以及空气在底板的流速。

车队可以自由设计底板前部，因此他们必须迅速参透气流特性。他们可以决定是否用底板围栏处理前轮尾流，或是创造涡流来增加底板气流流速。至于扩散器出口，车队很可能最大化利用空间，产生更大尾流。而底板边缘是一个关键的设计区，空气进气量会极大地影响底板性能。

旋转的车轮带来乱流，乱流被向上卷起消散。轮胎导流板与轮毂罩协同工作，将减少尾流大小及其对赛车的阻力。一般来说，它不会对其他部件造成太大干扰，但前轮导流板将气流引导向下，可能会干扰车轮后的气流方向，并进入车身底部空间。地面效应赛车行驶时，在赛道表面会有边界层，在底板围栏表面产生压力差，产生涡流并增加下压力。

底板下气流流速更快，因此与外部空气之间产生了边界层。车队可能会利用底板下的格栅将气流从高速区域输送至边界层，使赛车后部产生更陡峭的压力梯度。格栅数目增加，涡流阻力增加，但同时，更多的格栅能够产生更多的下压力。因此，了解赛车底板阻力来源影响因素、涡流强度，以及设计与最大曲率的取舍，对于车队来说是至关重要的。

扩散器后缘控制

2022年，有的车队可能会采用扩散器后缘的小格栅的设计。这些部件产生的效果与主格栅相同——经过此处的空气旋转，产生的旋涡将边界层外的空气转移到边界层中，这有效地增加了边界层的平均动量。较小的格栅在更小的尺度上控制气流方向，将动量输送到边界层。相比之下，较大体积的围栏试图将动量导至整个底板中。

中心部分的扩展与外部不同。国际汽联允许车队把格栅放在适当的地方，排出的气流向上，与尾流一起被抛到后车上方，而不是影响后车吸气。往年车队在平面底板时的小把戏，如扩散器顶部横向多元素部件，都被取消了。新规限制了扩大空气面积比。因此，赛车设计时缩小了很多地方，试图将尾流保持在一个更窄的区域。

尾翼

2022年新规下，天鹅颈数量不能超过两个。天鹅颈尾翼固定作为轻量级支撑解决方案，也可以承载DRS系统。现代制造与材料工艺让它足够轻薄，却也足够坚固。为追求赛车极致性能，车队可能只采用一个天鹅颈支架，在后端板上做文章。

同时，后梁翼将有产生相当大的影响。那是与地板互动的重要区域之一，将隧道气流向上引导。车队在此处进行设计，将之作为一个扩散器之上的小型多层翼片。

车队希望流经此处的是干净空气，因此塑造梁翼前车身形态是至关重要的。车身形态、梁翼效能、底板复杂程度，都是减少阻力的重要因素。尾翼轮廓试图气流向内和向上拉，从中间至两边效果逐渐降低，改变整个尾翼的负荷。一切是为了使尾流向上，并尽可能有效地应对翼尖涡流。在翼片和端板之间不再有硬交接。这种平滑的过渡将能量最高效地利用起来，而不是通过翼尖涡流散失。弯曲的方式有助于减少应力集中，因降低尾翼重量。

“可乐瓶”区

 “可乐瓶”区是车身可能产生流体分离、影像稳定性的地方，这一点新规中可能会更加明显。车队如果能在车身形态上处理好涡流，就有助于底板的密封性能。如果“可乐瓶”区的后部曲线陡峭，气流会产生涡流，帮助减少气流对后胎的影响。

这也是车队需要做出的权衡，是尽量减少这一区域以减少阻力，或是保证面积来冷却发动机。

这些规定对于F1来说是全新的篇章，为车队留有创造空间。地面效应回来了，但规则禁止车队额外的部件设计，所有曾经的巧思都将不复存在。但从空气动力学角度来看，这是设计赛车的更好方式。