
自一级方程式赛车引入现行的地面效应规则以来,各支车队一直在努力制造设计能在各种弯道类型中都良好运行的赛车。
铃鹿赛道暴露了梅赛德斯赛车概念中的一大弱点,这也是梅赛德斯赛车性能不稳定、无法与红牛RB19匹敌的主要原因。本周末在卡塔尔赛道,情况很可能也是如此。
这对梅赛德斯来说是一个危险信号,因为无论它明年如何改变其赛车,它首先需要了解的是如何制造一辆能够在所有赛道和所有类型弯道中都能发挥作用的赛车。在那之后,梅赛德斯需要做的才是提高与对手相比的竞争力。
在日本大奖赛的前一周,梅赛德斯车队在新加坡的比赛中,凭借其在短而急的慢速弯道中表现出色的赛车,向胜利发起了冲击。就排位赛速度而言,铃鹿站是梅赛德斯本赛季表现最差的周末,排位赛中落后红牛一秒。
这主要归咎于赛车在高速弯道中的问题,尤其是在第一计时段。汉密尔顿抱怨说,赛车前端强劲,后端不稳,即使周六下午赛车有所改善,但尾部下压力仍然不足。
在我看来,这是一个危险信号,这表明梅赛德斯对赛车的控制力不够。这不是简单地在车尾找到更多的下压力就能解决的问题,而是如何控制下压力的分布,才能使赛车在各种弯道类型中都能发挥出色的性能。
我们经常听到梅赛德斯车手说赛车没有抓地力、在高速弯道中太极限、牵引力差、变向慢或低速弯转向不足。

在周末的比赛中,车队和车手将与工厂的模拟小组以及使用模拟器的预备车手一起优化赛车设置。
但时间有限,而且在排位赛中赛车首次离开维修区后,基本设置就无法更改了。整个周末的比赛都是在设置工作进行中点到为止的练习。
要想获得真正的竞争力,就必须努力在强大的速度基础上优化设置。如果赛车的基本特性出了问题,你可以在更改设置短暂的解决问题,但设置的改变只会让问题越来越多,因为你无法消除这些问题。
最新的规定将赛车最低质量设定为798千克,并严格控制重量分配。规则允许进行的调整窗口仅仅基于最小前轴或后轴重量。

这意味着法规规定的前轴重量分布在44.6%到46.1%之间,因此前轴的潜在偏差为1.5%。就重量而言,前轴重量的变化量为12千克。
由于倍耐力在2011年成为F1轮胎供应商,因此F1对重量分配进行了规定。倍耐力希望在设计轮胎时尽量减少负荷变化,但这项最初被视为短期措施的规定却一直沿用至今。
在此之前,重量分配是开放的,车队将重量越移越前。正因为如此,他们也能够将空气动力压力中心越移越前,这反过来又增加了整车的整体下压力水平。
我相信大家都还记得很多赛车车头朝下悬挂在吊车上的情景。在那个时代,我们可以看到高达48%的前部重量分配,但现在已经看不到了。现在,赛车的车头已经相当平整或略微上翘。
是的,吊点的位置对赛车是车头朝上还是朝下有一定的影响,但现在连吊点的位置也相当明确了。
要了解不同的下压力分布特性如何让外观相似的赛车产生了性能差异,我们可以从空气动力学的角度进行分析。

为此,我列举了一些简单的数字,以展示非常基本的赛车空气动力学规格。利用这些数字,我们可以了解不同开发方向的操控特性。
在以下案例中,我们假设赛车的转弯速度和行驶高度一致。
如下所示,前翼和尾翼的压力中心以及底盘的压力中心都施加到了这个单一的平衡位置上,气动负荷的40%分布在前轴上,60%分布在后轴上。这就是所谓的压力中心(下文简称为CofP,如CofP=40%F)。
如果一辆车具有这种空气动力学分布,我预计它在慢速弯道中转向不足的情况会相当严重,而在快速弯道中可能会转向过度。很少有车手会想要驾驶一辆在高速弯中转向过度的赛车。
有些车手也许可以比其他人承受更多的压力,他们可以精准的把握油门的量和时机,但spin或事故的风险也会增加。
不过,与少量的转向过度相比,转向不足对圈速的影响更大。
在转向不足的情况下,你基本上必须得等到前轮抓地后才能重新踩油门。
少量的转向过度使你可以乘风破浪,利用它来帮助赛车进弯,但你还是希望能在出弯时后部能有足够的抓地力来接受油门开度,所以你需要施加油门将使少量负荷转移到后部,从而提高后部抓地力。

现在这张图显示的是CofP=44%F,这让空气动力学载荷分布更向前,更符合规则规定的重量分布窗口。
接下来我们把翼片和底板的CofP重合,我们会发现这种布局会减少低速弯中的转向不足,但增加了后轮的胎耗,而且在入弯的时候和高速弯表现一般。

现在,图片显示的是CofP向后移动至CofP=36%F。
同样,我将翼片和底板的CofP保持在同一位置。赛车尾部在入弯时将更加稳定,但在中速至慢速弯道中会导致更多转向不足。

现在,我正朝着我的空气动力学团队所希望达到的目标前进。现在的赛车可能会比你最终想要达到的结果差很多,但还是有机会让他变得完美的。
那你就得利用非常强大的扩散器了,扩散器能在速度增加时将CofP拖向后方。这样,CofP=44%F就会随着速度的增加而变为36%F。
底盘产生的下压力约占总下压力的 60%,另外40% 来自翼片(上半身)。
我们需要记住的是,60% 的下压力会随着速度的增加而增加,而且底盘会越来越接近赛道表面。因此车队花费了大量的研发时间,试图以某种方式弥补因速度不一致导致的下压力差异。

这幅插图显示的是CofP随速度的变化。实际上,CofP随行驶高度变化而变化,但行驶高度的变化完全取决于车头和车尾的垂直刚度。其比例约为 2:1,即后部的下探幅度是前部的两倍。
您还可以看到CofP停止向后移动最终停止的位置。
这就是您要尝试增强扩散器效果的原因。
在空气动力表面失速的情况下,实际的下压力数据还不能减少,还不能增加太多。如果减小了,就会很快导致转向不足,一旦失控,就会出现海豚跳。
CofP后移的另一个好处是,底板和扩散器将会比尾翼的效率要高得多。这意味着您可以较少的利用尾翼产生下压力,从而提高尾速。
除此之外,我还会要求我的空气动力学设计小组确保CofP不会随着极限转向角的增加而向后移动。赛车的零平衡转换我可以接受,但向CofP前移动一点对车手来说更有意义。
如果转向不足,加大最大转向角,转向不足就会减少。但如果这导致了CofP后移,转向不足就又会增加,这肯定会影响车手对赛车的理解。不过,这需要改天再详细讨论。

这些例子的目的是让您了解CofP大体上的工作原理,如果你想了解赛车的详细规格或者您希望了解空气动力学工程师的工作方向,您需要更好更详细的数据。
每个车队都应该有足够的资源和人员来完成这项工作。
但是,一支车队之所以能够脱颖而出,关键在于他们是否有决心和能力去做这样的事情。
在我看来,阿德里安·纽维是最可靠的工程师。很多时候,他的想法需要通过好几场比赛才能印证,但最终他和红牛都从这种设计中受益匪浅。
这对梅赛德斯来说是个大问题。
梅赛德斯今年取得了一些进步,并承诺明年将做出更多改变,但问题是,位于布拉克利的技术团队是否真正掌握了实现这一目标的方法。