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比利时站技术简报:奔驰的低阻尾翼分析

    F1上海站|2015-12-08

在需要兼顾高速弯与长直道的斯帕赛道,很多车队都带来了特制的空力套件。CRAIG SCARBOROUGH重点分析了奔驰,法拉利以及迈凯伦的升级。

Mercedes rear wing

从技术角度看,斯帕赛道是一条低阻赛道。但这并不意味着这条赛道不需要下压力,只不过那些对下压力要求最高的弯角的过弯速度都相当高。在那种速度下,即使尺寸较小的翼片也能产生足够的下压力。因此,较小的翼片在产生够用的下压力的同时能降低阻力,提高直道上的极速。

如此一来,我们看到一些车队带来了加拿大站的空力套件,甚至测试了为对下压力要求更低的意大利站设计的套件。

车队需要确定多大尺寸的翼片能产生足够的下压力。大多数车队带来了两款不同设置的翼片进行对比。在如此低下压力的设定上,车手的信心和工厂里的模拟数据一样重要。

因此,在周五的自由练习赛上,我们可以看到所有的车队都在为找到理想的设置努力地测试更小的翼片和空力套件。

作为影响极速的重要因素,大多数车队都对尾翼进行了调整。通常来说,车队会选择一套介于正常尺寸与蒙扎站(尾翼攻角最小)之间的尾翼。

引擎功率是影响极速的另一个因素,使用雷诺引擎的车队使用了本站尺寸最小的尾翼——大红牛和小红牛的尾翼明显比他们的对手更加扁平。

低下压力的尾翼有两种不同的设计,一种是把常规的尾翼做得更浅,另一种则是使用弯曲的翼片形状(就像奔驰的设计)。研发时间的宽裕程度以及空力设计哲学使得不同的车队选择了不同的方案。

接下来前翼的设计只是简单地降低下压力以保持整车的空力平衡。在高速下,前翼的外洗效应和其他的空力设备并不是那么重要,所以我们可以看到有些车队前翼的副翼,端板上的细节和侧箱的附属结构都为了适应赛车的设置直接被移除了。

奔驰

Lewis Hamilton, Mercedes, Belgian GP 2015, Spa

奔驰为斯帕研发了一款全新的尾翼,而不是仅仅使用小攻角的尾翼,其最显著的特点就是弯曲的外形。

近些年来在斯帕和蒙扎总能出现一些极端的尾翼构型,然而奔驰乃至于奔驰的前身(英美车队/本田车队/布朗GP)从来没有用过。

这次奔驰的斯帕尾翼套件通过减小部分尾翼的攻角以达到减小下压力的目的。

为减小阻力,尾翼外侧更加的浅。当翼片外侧遇到端板时,会产生很多阻力。在这个区域内更小的攻角意味着翼尖涡流(有时在潮湿的天气下会拉出水汽尾迹)也会相应得减小。

但是为什么奔驰选择制造如此复杂的尾翼而不是简简单单的减小尾翼的攻角呢?

这两种选择都能产生足够的下压力,减阻效果也相当,但是这两种解决方案真正的区别在于脆弱的结构。

弯曲的尾翼形状能在靠近中心线的部分产生更强的上洗气流。奔驰的排气管缕流,猴子座小翼和扩散器设计都是为了产生这股气流。这也解释了为什么弯曲的尾翼比起平直的尾翼更加符合奔驰的设计哲学。

法拉利

Sebastian Vettel, Ferrari, Belgian GP 2015, Spa

匈牙利的胜利让法拉利洋洋得意,然而比利时站完全不同的特性迫使法拉利在这个周末使用了激进的设置。

这是一款融合了新旧版本空力套件的SF15T:西班牙站之前的侧箱,英国站之后的前翼,和一个全新的尾翼。

通过混合使用旧的,升级过的和新的套件,法拉利希望能找到下压力和阻力之间微妙的平衡。

前四场比赛里使用的圆润的侧箱可能会产生更小的阻力。在斯帕,旧侧箱减小的阻力比新侧箱的下压力优势更为重要。

前翼则源自银石的版本,为了减小下压力,法拉利用一片带有角状凸起的襟翼代替了采用二元素的襟翼的标准版本。

之后,正如我们在去年蒙扎站看到的,前翼副翼被移除了,取而代之的是一对R形垂直翼片。

前翼襟翼的形状减小了下压力,两端的攻角较小,内侧则较为陡峭便于产生强劲的Y250涡流从而把前轮激起的气流推离车身,这也能起到减小阻力的作用。

但是在斯帕最有影响力的设置还是尾翼。和奔驰不同,法拉利选择了有一个平直前缘的低阻尾翼,前翼的改进仅仅是为了适应新的空力平衡。

法拉利在斯帕带来了两套尾翼,可以通过安装在尾翼上方的DRS包裹进行区分。

迈凯伦

Fernando Alonso, McLaren, Belgian GP 2015, Spa

比利时站是MP4-30研发进程中的另一个里程悲,引擎再一次大幅升级,底盘也随之进行了调整——尽管比赛结果并不能反映出这些升级的程度(是多么得大)。

本田所谓的“第三版”V6引擎再次使用了三个季中tokens。

最有效率的使用三个tokens的方式是进行燃烧室的升级。这能让引擎的上半部分焕然一新,在现有规则下最有效地利用燃油。

改进燃烧室的效率意味着动力,冷却以及燃油消耗都会有提升,这三个方面都是本田目前的动力单元的弱点。

今年早些时候,本田升级了ERS以提升回收热能的效率,迈凯伦也相应的改变了引擎安装方式。

今年迈凯伦赛车后部的“0尺寸”设计概念的重要特征就是顶置散热器。

比利时站之前ERS的冷却工作由一个安装在引擎上方的水冷系统完成。尽管这种布局方式能够让侧箱更加纤细,但这会增加引擎盖上部的体积并且会提高重心。

现在迈凯伦将散热器放回了传统的位置,由一个安装在变速箱上方三角形的散热器代替了原来又长又窄的散热器。

新的散热器布局需要调整车身内部的管道,与此同时,车身更加紧凑了。

现在引擎盖上部安装了一个背鳍,新的引擎盖造型给尾翼提供了更加干净的气流,和“0尺寸”的设计哲学相辅相成。

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