【技术专栏】红牛最高速度的秘密武器:独特的单梁翼设计

2023-05-22 10:32 10735 次阅读

红牛RB19有望成为F1历史上最具统治力的赛车之一。他们在前五场比赛中都以统治性的方式赢得了比赛,单圈比其他车队快0.7至1秒,这相当于其他车队一整个赛季的研发提升!

是什么让RB19如此具有统治力?前五场比赛的数据分析表明,当处高速弯时,他们的速度独树一帜,大约可以比法拉利、梅赛德斯和阿斯顿马丁多5-10km/h。

在低速弯道,红牛的优势较小,只有百分之一的差距。

然而在直道上,红牛像一颗“子弹”,是其他车队完全无法比拟。这就是为什么佩雷兹或维斯塔潘从后排发车仍然有可能赢得比赛的原因。

此外,他们的DRS系统效益很高。由于尾翼的阻力减少,赛车的加速度就有显著提高。正如汉密尔顿在沙特站赛后所说的那样,“我不知道为什么,但他以很高的速度超过了我”。

在深入研究在不同赛道上红牛关于空气动力学设置选择,我们发现了RB19的一些变化特点,并推测为什么会出现变化。

红牛的单梁翼设计

在五场比赛中,我们将分析四场比赛的数据。吉达和巴库是高速赛道,红牛在这两条赛道上采用了单梁翼设计,而在澳大利亚和迈阿密,红牛则选择了传统的双梁翼设计

在这四条赛道上,红牛在关闭DRS的情况下就能有比法拉利和梅赛德斯高出5-8km/h的速度优势。然而,在DRS开启的情况下,通常为15-20km/h的速度差最终能达到20-30km/h。这引起了很多网上的猜测,认为红牛是否巧用了某种空气动力学技术。我们在我们的文章《三重DRS的真实性或谣言》中谈到了这一点。然而,现在我们又观察到一个新的数据趋势,它可能会指向一些不起眼的真正技术。

数据表明了什么?

澳大利亚和迈阿密两条赛道对速度要求不高,所以下压力对单圈时间很重要,车队必须发挥和选择适合自己赛车的调教。在这两条赛道上,RB19凭借其极高速度的优势,决定采用中等下压力的调教,其中他们使用了双梁翼

如下图所示,在迈阿密,与开启DRS的对手相比,红牛在整个速度范围内仍有更大的加速度。在澳大利亚,红牛采用了相对于梅赛德斯的高下压力设置,但仍然能够获得更大的加速度。

这里需要注意的是趋势!在这两场比赛中,数据的趋势看起来非常相似,DRS开启和关闭之间的线条几乎是平行的或趋同的。因为无论DRS是开还是关,阻力都会随着速度的增加。

吉达和巴库是对速度要求较高的赛道,最高速度对整个圈速有相当大的影响,因此车队会倾向于将他们的赛车设置为尽可能达到最大的最高速度,同时考虑到其他限制因素。在这些赛道上,红牛使用其单梁翼来最大化其速度敏感性。

从下面的图中可以看出,在吉达,虽然梅赛德斯和红牛在DRS开启时加速度成递减趋势,但红牛能够在整个速度范围内更好保持加速度。

而后段,加速度似乎有所趋平,表明加速度随着速度的增加而增加,这是非常令人费解的,通常速度和阻力之间的关系是相反的。同样的事情也出现在巴库,其中的趋势是非常明显的。

因此,单元素梁翼无论何时装上都会改变红牛上DRS开启时的赛车加速特性

为什么会发生这种情况?

速度敏感性可以由多种因素带来,其中一些因素是:降低直道上的行驶高度。在这种方法中,由于下压力的增加,乘坐高度下降,从而改变了赛车的迎风有效面积,减少了阻力。这是梅赛德斯在2021年使用的方法。

然而,对于RB19来说,这说不通,因为我们能够检测到两种梁翼的阻力在减少。与竞争对手相比,总体上较低的车身高度是红牛的气动效率的秘密之一。

梁翼上的PTEISAM(Progressive Trailing Edge Induced Stall Aero Mechanism),这是通过控制梁翼上的扭曲分布而限制翼展,这将进一步影响来自扩散器的气流,随着速度的提高而逐渐减少阻力。这种有限的失速机制也有可能解决扩散器遇到的滞后问题,这是这个概念的主要限制。(文章作者不是这个理论的拥护者)


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