技术分析:空心轮辐将是F1最新的灰色地带?

在最近几周的比赛中,胎压一直是F1赛场上关注的焦点。多家车队采取巧妙但符合规则的措施,以适应国际汽联在赛车胎压方面所出台的规则 。

在这些车队看来,他们已经找到了应对倍耐力和国际汽联的方法,即通过降低胎压的方式,来提高赛车在比赛中的性能。

温度和压强之间存在着密不可分的关联。换言之,轮胎的工作载荷越大(如赛车起步),轮胎的压强也就越大。

但是,倍耐力和国际汽联所规定的压力水平要高于车队所希望轮胎运行时的理想胎压。其结果是,一旦将胎压设置在低于标准胎压2psi的水平,会为赛车带来非常显著的性能优势。而严格执行标准胎压的赛车,其胎压则会因为热量的叠加而继续升高。

斯帕赛道的产物

在上赛季的意大利大奖赛之前,倍耐力所给出的胎压仅仅作为推荐设置值。

然而,鉴于一些车手在上一站斯帕赛道上所遇到的局面,倍耐力和国际汽联为各车队设置了最低胎压值。

Mercedes brake warmers
梅赛德斯刹车加热器

图片: Giorgio Piola

梅赛德斯迅速做出反应。德国人意识到控制轮胎在发车区时的温度是应付这一规则的关键。

起初,斯图加特人为赛车安装了制动鼓保护罩(如上图所示)。其目的在于,防止制动系统在发车时将产生的热量向外扩散,而是采用引导热量的方式,在接下来的比赛中,轮胎参数符合赛车工作状态时,将热量传导至轮毂和轮胎。

这样可以暂时地将热量热传导给轮胎中的气体,并使其温度提高,压强也会随之增大。

Mercedes AMG F1 Team W07 rear detail
梅赛德斯W07后部细节图
图片:Giorgio Piola

在2016赛季,车队延续了这种做法,并且进行了改进。 梅赛德斯对保护罩进行了升级,并且从原来仅在后轮安装保护罩改为在四个车轮都安装保护罩。这种方案给赛车带来性能上的提升,不仅仅停留在赛车的起步阶段,而且在整场比赛都给赛车的发挥都带来了积极的影响。

一封来自迈凯伦的信

面对诸多车队采取的策略,迈凯伦就其双气室轮毂方案的合法性致信国际汽联。

国际汽联判定,该方案不符合赛会规则,并回复将对采取这种方案的车队进行处罚。

国际汽联援引技术规则第12.8.3条:

"轮毂内部必须包含固定的单独气室。除了在赛车静止的状态下对车轮进行充气和放气以外,不允许在车轮上安装气阀、气孔和渗透膜。"

尽管并没有人暗示有车队违反规则,但各个车队的做法已经进入倍耐力和国际汽联的视线,后者将会开展调查。

在摩纳哥站,胎压数据实时监控系统投入使用,该系统将有可能在2017赛季继续使用。国际汽联考虑通过此举来确保最小胎压能够发挥作用。

巧妙的轮毂设计

至今,尚未有车队使用类似迈凯伦方案的轮毂。

但是,如果细致观察法拉利和梅赛德斯的赛车,我们就会发现,这两支车队在利用双气室轮毂和符合规则限制之间,找到了一条巧妙的途径。

梅赛德斯的轮毂供应商是雅泛迪,而法拉利的供应商是O.Z.,前者是后者的子公司。

红牛车队和雷诺车队同样使用O.Z.的轮毂,但两者均未采用这种方案。

Rim, view 3
轮毂,3号视角
图片:Matthew Somerfield

上图中是梅赛德斯轮毂的示意图,向我们展示了空心轮辐的结构。如图所示,该轮毂的内部气室体积更大,但是仍然满足赛会对固定气室的要求。

在车轮旋转时,轮胎内气体的体积会发生变化,从而对胎压、温度、轮胎弹性系数和外形产生影响。

Rim, view 1
轮毂,1号视角
图片:Matthew Somerfield

在车轮旋转的过程中,轮胎内的氮氧混合气体也会随之发生旋转。但由于气体密度较小,惯性远小于车轮和轮胎,因此旋转的速度低于轮毂和轮胎的转速。

但是气体在旋转时的惯性足以使其在气室和空心轮辐之间运动。

这会对轮胎内气体的体积造成显著影响,从而减小轮胎内的气压。

Rim, view 2
轮毂,2号视角
图片:Matthew Somerfield

不仅如此,空心轮辐和轮毂受不同温度区间影响,因此在车轮被看做是一个整体的系统时,在一些情况下可以看做是一个热泵。

这将对轮胎的外形和整体温度带来影响,可以减小轮胎的损耗,这对性能而言至关重要。相比于其他没有配备此空心轮辐的车队而言,这或许是最显著的优势。

降低胎压可以改变轮胎的外形,增加轮胎与赛道的接触面积。在合适的赛车设定下,即正确设置悬挂系统和选取合适的车高,此举将为提高赛车性能带来好处。

此外,该方案可以为空气动力学提供更多可能性。由于赛车轮胎将会出现不同的变形,车轮周围和一些关键部位的气流分布也会随之发生变化,例如底板前部和扩散器。

这些改变有可能让进一步提高下压力水平成为可能。

并不是新技术...

The car of Sergio Perez, Sauber F1 Team after his crash
塞尔吉奥·佩雷兹碰撞后的索伯赛车
图片:XPB Images

其实,这并不是一个全新的技术。O.Z.曾将类似的设计应用在别的赛车上,例如2011赛季的索伯C30赛车。

Sebastian Vettel, Ferrari SF15-T heads to the pit late in the race with a puncture
塞巴斯蒂安·维特尔驾驶SF15-T赛车接受进站处罚
图片:XPB Images

梅赛德斯和法拉利已经将空心轮辐使用了一段时间。2014赛季,刘易斯·汉密尔顿在斯帕赛道遇到困难,当时他所驾驶的赛车便使用了这种设计。而在去年的比利时大奖赛上,塞巴斯蒂安·维特尔的轮胎出现问题,当时拍摄的照片显示,法拉利在车轮位置先倍耐力一步,在意大利站出台胎压规则之前便采取了措施。

尽管不是全新的设计,但不可否认的是,胎压的控制确实可以对车队的成绩带来影响。

太少,太晚?

在现代F1赛事中,一切都不算晚。法拉利的竞争对手们可以选择跟随其脚步。

但是,对于这些车队而言,对轮毂进行更新换代并非易事。设计、生产和测试等环节会花费大量的时间。

因此,倍耐力通过提升胎压的方法,以抑制配备这种轮毂来降低胎压的车队。其他车队是否会效仿这一方案,让我们拭目以待。

翻译/武明扬

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