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浅析海豚跳 F1第五站迈阿密大奖赛

时间:2022-09-23 09:51|来源:|作者:求学星空|点击:

01. 红牛在排位赛和正赛中都有明显尾速优势。

02. 进站更换硬胎之后,法拉利和红牛赛车的圈速接近。

2022年5月8日,F1第五站迈阿密大奖赛在美国佛罗里达州迈阿密国际汽车中心举行。F1运动与美国市场正处于蜜月期。算上奥斯丁赛道举办的美国大奖赛,本赛季美国将举办两场F1赛事。2023年,拉斯維加斯还要增加一场F1街道赛。

F1运动起源于欧洲,而美国有着属于自己的运动文化体系。1950年,印地500大赛出现在F1赛历中。从1959年开始,F1美国站成为一场独立比赛。1976到1984年间,F1在美国举办东西两场比赛。随着美国CART和NASCAR系列赛的兴起,F1的影响力逐渐下降。1991年,亚利桑那州举办菲尼克斯街道赛之后,F1暂时离开美国。

2000年,F1大奖赛在美国赛车运动圣地印第安纳波利斯复活。2005年因米其林轮胎安全问题引发“印地门”罢赛事件后,美国观众再次失去了对F1的热情,2007年赛道合约到期之后没有续签。当人们认为F1无法在美国市场扎根时,2012年得克萨斯州奥斯丁赛道再次举办了美国大奖赛。

2016年美国自由媒体公司收购F1之后,开始在本土进一步推广F1运动。2019年,网飞上线了F1纪录片Drive to Survive,至今已经连续拍摄了四季。正是这部纪录片,让美国观众领略了F1运动的戏剧性所在。F1在美国辗转十一个举办地之后来到迈阿密,当全世界社会名流在比赛现场齐聚一堂,F1是欧洲运动的印象早已不复存在。

本赛季F1赛车规则迎来了重大改变,赛车下压力来源从翼片变成了地面效应。一直以来擅长以弯道速度取胜的红牛,今年的赛车设计从高斜率底盘配合高下压力,改为低斜率底盘和低阻设计,试图以更快的直道速度取胜。而法拉利赛车通过高下压力设计追求弯道速度,在直线尾速方面有所取舍。

01. 红牛在排位赛和正赛中都有明显尾速优势。

02. 进站更换硬胎之后,法拉利和红牛赛车的圈速接近。

迈阿密站排位赛中,法拉利车队的勒克莱尔和赛恩斯分获一二名。红牛车队的维斯塔潘和佩雷斯排在第三和第四位发车。到了正赛,两支车队都使用中性胎起步。维斯塔潘在起步阶段超越赛恩斯,而杆位发车的勒克莱尔右前轮明显衰竭,从第6圈开始圈速有所下降。维斯塔潘抓住机会,在第9圈一号弯从内线超越勒克莱尔,并在4圈内创造了一秒以上的安全距离。

第13圈,勒克莱尔的轮胎状态逐渐稳定之后,赛车速度有所回升。如果第三名发车的赛恩斯在起步之后压制住维斯塔潘,即使红牛车手在短时间内超越一辆法拉利赛车,多余的轮胎消耗也能帮助勒克莱尔在进站换胎之前暂时保住领先位置。

第19圈,红牛车手佩雷斯发现赛车动力下降。车队工程师没能在第一时间注意到遥测数据异常。随后工程师确认了发动机汽缸传感器报错,但动力单元本身没有损坏。向FIA提出申请之后,车队通知佩雷斯调整动力单元模式,在损失27马力的情况下继续比赛。

第41圈比赛迎来变数,驾驶小红牛赛车的加斯利与阿隆索发生碰撞受损。迈凯伦车手诺里斯在超越减速行驶的小红牛赛车时发生碰撞并引发安全车。红牛和法拉利的正赛轮胎策略不同。红牛为正赛留有一套中性胎,而法拉利只有一套硬胎。根据第一次进站的硬胎出场圈速分析,法拉利比红牛慢3秒,因此法拉利只能目送佩雷斯进站更换全新中性胎。

直到比赛结束,领先集团没有发生任何位置变化。红牛车队经理霍纳认为,佩雷斯的动力单元故障让赛车每圈损失0.5秒,无法超越受严重颈部伤势困扰的赛恩斯。由于维斯塔潘在16号弯出弯时有一定的速度优势,勒克莱尔在背直道打开DRS的情况下,也无法对红牛赛车造成真正威胁。

五站比赛过后,法拉利与红牛之间的冠军争夺白热化之际,近年来拥有统治地位的梅赛德斯车队仍未尝一胜。本赛季梅赛德斯W13赛车受到“海豚跳”现象困扰,在高速行驶时严重的上下起伏现象,让赛车失去了以往的稳定性。

03. 拉塞尔稳定的表现证明了W13赛车的潜力。

迈阿密站梅赛德斯对赛车进行了有针对性的升级。周五练习赛的出色表现证明,只要解决“海豚跳”问题,赛车速度将重回第一梯队。然而在周六排位赛中,W13再次出现了难以预测的“海豚跳”。拉塞尔表示,虽然队友汉密尔顿在排位赛中位列第六,周五练习赛的成绩在消除轮胎和油量影响之后,甚至比排位赛还要快。对比正赛模拟,周五梅赛德斯仅比法拉利慢0.2秒,周日又回到了0.5到1秒的差距。

本田HRC资深成员,SUPER GT GT500 NSX-GT赛车空气动力学和车体开发工程师往西友宏分析了梅赛德斯赛车目前遇到的问题。

04. 拉塞尔和汉密尔顿在正赛分别以第五名和第六名完赛。

雖然本田NSX-GT GT500赛车是一辆房车,但它和F1赛车的技术原理很接近,GT赛车缓解“海豚跳”的经验同样能用在F1赛车上。从GT赛车的经验来看,缓解“海豚跳”有两种方式。第一,限制赛车的最大下压力,控制赛车底板与路面之间的空隙。第二,限制悬架行程,不让赛车底板过分降低。这两种方式都以牺牲下压力为代价,赛车性能也会因此下降。

梅赛德斯W13通过底板末端两侧的固定拉杆,减少赛车高速行驶时产生的底板弯曲现象。今年F1赛车的下压力主要来自地面效应,底板产生的负压会让车身下沉,底板边缘也会受力产生形变。当底板弯曲,两侧密封效果增加,产生的下压力也会增加。赛车在直线行驶时并不需要太大的下压力,当底板离地面太近,下压力反而会降低。

本站比赛上,梅赛德斯赛车在进入背直道后马上出现了“海豚跳”现象,而法拉利和红牛赛车在直线末端才会出现。梅赛德斯赛车出现“海豚跳”的时机不仅早而且更持久,直到进入刹车区才消失。

假设底板刚性不足是梅赛德斯赛车出现激烈“海豚跳”的原因之一,那么提升底板刚性无法让赛车更快。如果造出刚性强到完全不会弯曲的底板,配合赛车底盘高度调整,的确能缓解“海豚跳”现象,但也会造成车辆重量增加。如果梅赛德斯使用更重的底板就意味着,赛车必须修改前后空气动力学平衡,车辆重量平衡和悬架调校也要做出调整,同时轮胎的工作状态也会发生改变。梅赛德斯在赛季中尽量通过调整底板结构的方式增加强度,侧箱前方的空气动力学升级并没有对缓解“海豚跳”起到太大作用。以梅赛德斯的开发能力,制造出强度足够的底板并非难事。然而包括梅赛德斯在内,今年多支车队新车遇到了车重过高问题。新赛季开幕前FIA紧急修改规则,将赛车最低车重增加了3公斤。使用更重更坚固的底板,W13赛车只会更慢。

梅赛德斯本赛季创新的零侧箱理念牺牲了底板强度,而红牛和法拉利的宽侧箱设计让底板受力更均匀。由于近几年F1赛车侧箱尾部设计没有太大变化,往西先生推测W13赛车在设计时没有意识到零侧箱概念可能引发底板强度问题。今年的F1赛车下压力有相当一部分来自地面效应,而梅赛德斯赛车纤细的车体却让底板大面积暴露在外。W13固定底板的拉杆是所有车队中最长的,底板弯曲现象也最为明显。

往西总结:“这样的车身形状下,底板尾端只能依赖自身强度支撑。梅赛德斯工程师在进行空气动力学开发时肯定计算过底板刚性,然而只有实际测试之后才知道模拟数据是否准确。总之W13的设计理念与实际表现不符。”

刚刚取得第八个F1车队冠军的梅赛德斯对今年的成绩并不满意。接下来的西班牙站,车队将通过对比W13赛车季前测试使用传统侧箱的数据,决定未来赛车的发展方向。如果梅赛德斯将底板设计和零侧箱理念改为赛季最初测试的版本,意味着车队将重新开发一辆赛车。由于本赛季赛车研发有预算限制,很难保证新车一定比当前的零侧箱版本更快。无论选择哪种方案,梅赛德斯都要为自己的设计失误买单。

迈阿密站,中国车手周冠宇驾驶的阿尔法 · 罗密欧赛车在三次练习赛中表现出色。周六排位赛遭遇交通问题止步第一节。周日正赛,发车后状态良好的周冠宇,因为赛车动力单元故障退赛。

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