Giorgio Piola的F1技术分析

视频分析:2017赛季的规则修改会为F1赛车带来哪些改变?

一级方程式锦标赛将在2017赛季启用全新规则,此次规则的修改将使F1运动以全新的面貌呈现在车迷面前。在新版技术规则的框架下,赛车的性能将得到显著提高,单圈时间将比以往缩短五秒之多。

一级方程式锦标赛在规则上的变化,将使比赛更具观赏性,同时也在车手的心理上和生理上都提出了更高的要求。

然而,技术规则的修改,也引来了一些不同的声音。其中有很大一部分来自对比赛中超车画面减少的担忧。随着赛车下压力水平的提高,在赛道上对前车的超越将变得更加困难。

让我们先来通过下方的视频,将2017版本的赛车和法拉利SF16-H赛车进行对比,看看新款赛车在尺寸和外形上会有哪些变化。

显而易见的是,相比于现有版本,2017赛季的赛车在整体尺寸上进行了扩大。那么,车身部件在各自的尺寸上会发生哪些变化?我们会在下文中一一进行阐述。

2017 aero regulations, top view
2017赛季气动规则,顶视图
图片:Giorgio Piola

赛车前翼无疑是整个车身上最为重要的气动部件之一。在赛车所有的部件中,位于前端的前翼先于其他部件与空气接触,空气经过前翼导流后与赛车发生相对运动,进而流向包括侧箱和尾翼在内的其他气动部件。换言之,前翼性能的优劣将直接和间接地对赛车的整体气动性能产生显著影响。

基于这一点事实,国际汽联自2009年在规则上引入技术工作小组,后者针对在当时的比赛中缺少超车场面这一问题展开了研究。工作组得出的结论是,通过将赛车前翼主翼片的中间部分设置为“中性区”并写入规则中,将有助于超车问题的解决。

这种做法的目的在于,如果所有车队都能够遵守预设主翼片外形进行制造,那么赛车前翼在跟车的过程中对于气流的敏感程度就会降低,这样一来滑流的出现将成为可能。

2009年的规则修改到底起到了多少效果,成了一个无人知晓的迷。随着2009/10赛季双扩散器方案被2010-2013赛季不同形式的扩散器设计所取代,该技术工作小组的工作重点也发生了相应的变化。

对于2017赛季的赛车而言,前翼“中性区”得以保留,但前翼的外形更加突出,即采用了类似三角形的设计。

前翼中性区的顶端位于前轮中心线前方1200mm,前翼外侧前缘与前轮中心线的距离为1000mm。这种设计的目的在于,通过将前翼向前延伸,以降低前车尾流对前翼的影响。

2017 aero regulations, front view
2017气动规则,前视图
图片:Giorgio Piola

前翼的宽度由1650mm增加到1800mm,以适应前轮轮胎在宽度上由245mm到305mm的增加。

这些在尺寸和外形上的修改将对前翼的稳定性带来显著效果。自2009赛季以来,规则本身使得前翼应对尾流的稳定性有所下降。

更宽的轮胎设计同样使得底板和侧箱的宽度相应增加,从1400mm增加到1600mm。

同前翼一样,侧箱和底板的前缘同样呈后掠状。这样一来,在例如涡流发生器、前缘缝翼等附属部件的使用上,赛车设计师的自由度将受到限制。

2017 aero regulations, nose design
2017气动规则,车鼻设计
图片:Giorgio Piola

设计师通过将赛车盖板的尺寸大幅增加,实现改善前部车身气流和限制轮胎气流潜在不利影响的目的。

2017 aero regulations, plank design
2017气动规则,底板设计图
图片:国际汽联

底板的长度减小了100mm,以适应前部中性区的外形和底板后部轮廓的变化。

后轮轮胎的宽度从325mm增加到405mm。这种增加宽度的做法为底板的设计提供了更多的可能性。

2017 aero regulations, side view
2017气动规则,侧视图
图片:Giorgio Piola
扩散器的前端位置较目前的版本更加靠前,从现有的方案中位于后轮中心线上方,改为后轮中心线前方175mm的位置。扩散器末端的高度从目前的125mm增加到175mm,即增加了50mm。扩散器在宽度上同样有所增加,从1000mm增加到1050mm。
2017 aero regulations, rear view
2017气动规则,后视图
图片:Giorgio Piola

赛车尾翼的设计同样发生了显著变化。端板中心线的方向由垂直于地面,改为向后倾斜,与车身形成一个钝角。这样一来,从扩散器和尾翼流出的两股气流的交汇点发生了变化。尾翼的整体高度显著减小,由950mm减少为800mm。

从后方的角度来观察赛车的尾翼,两侧端板不再平行,而是呈外扩状。端板下方与底板连接处距赛车中轴线400mm,顶端距中轴线475mm。

规则调整会带来什么?

在分析2017规则变化的过程中,我们似乎可以感受到赛会将审美方面的考量加入到了规则的制定中。而在前几年所进行的规则改动,往往让赛车的美观为车迷所诟病。

国际汽联在新赛季对规则进行修改的目的在于,优化赛车的圈速表现。这样一来,2017赛季各个赛道的圈速和杆位时间都很有可能被刷新。

这也引发了新的担忧。随着前翼和尾翼设计的修改,赛车下压力的水平会得到显著变化,轮胎气流和前翼稳定性也会随之改变。因此,人们对这些修改所带来的后果产生了新的疑问:符合该规则的赛车是否具备紧跟前车的能力?

自2014年以来,车身重量一直是一级方程式面对的几大关键问题之一。在与V8版本的方程式赛车进行对比时,虽然赛车在发车时的载油量少50千克,但整体重量仍比前者要大很多。问题的症结在于额外引入了能量回收系统等动力单元部件,其自重和封装阻碍了赛车的轻量化。

但是在新版本中,赛车的重量问题进一步凸显,尤其是在排位赛阶段。2017赛季的赛车重量将相比现在增加20kg,即722kg。额外的重量来自于悬挂和制动部件,以适应更大的车轮和轮胎所带来的尺寸、重量及惯性的增加。

大规模减重似乎难以实现,但应对的方法之一在于,增加赛车的下压力水平和改变赛车在弯道时的回转力。这些变化将会在2017年呈现在我们的眼前。

这些改变会对车手的驾驶风格产生不小的影响,不仅仅是刹车的操作,车手在转弯时对油门的控制同样需要进行相应的调整。

制动系统供应商布雷博(Brembo)暗示,他们将会为F1赛车提供升级版本的制动系统方案,在峰值载荷下的制动水平会相比现有方案提高30%。更强的制动性能和更大的回转力将对车手的驾驶习惯形成更大的挑战。

翻译/武明扬

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Topic Giorgio Piola的F1技术分析