从 F1 到里海怪物空气动力学的魔法无处不在

时间:2024-01-26 02:13:40 作者:米乐是不是正规平台 分享到:

  如果说F1赛车是陆地上公认的速度机器,相信没人会提出异议。在F1比赛中,赛车在封闭赛道里,以极致加减速性能、完美过弯G值、高效燃油效率等诸多特点诠释了速度的极致,也是人类破解陆地速度规则的智慧T台。

  如果要论海上的速度机器,那非“里海怪物”莫属。这款前苏联的暴力美学“地效飞行器”,最初是为了应对航母舰队而造,可通过雷达盲区和不可阻挡速度优势,直接突入敌方防卫圈,对航母进行致命一击。

  听上去,赛车与尖端军事武器之间,没多少直接的联系,但一边是陆地速度机器,一边是海上速度机器,同样极致的速度追求背后却借助了同一种“神秘”力量,它的名字叫 Ground effect,中文叫“地面效应”。

  地面效应是一个物理学概念,是指飞行器在低高度飞行以及在起飞和着陆过程中地面产生出一种使机翼诱导阻力减少、升阻比增加,飞机升力明显提高的效应。世界上最大的地面效应飞机是前苏联的“里海怪物”。

  地面效应怎么理解呢?打个比方,假如你对着垂直平行且距离较小的两张纸之间吹气,两张纸并不会因为你的吹气而分开,反而是紧紧贴在一起,这主要是因为纸与纸之间的空气流速要比两张纸外的流速快得多,压力很小,因而被纸外与纸内之间的压力差压在一起。

  这种现象,假如被赛车应用,那是通过赛车底板的重新设计,使得穿过赛车底部的空气,在中间那个介于车身和地面之间的狭小区域内加速,由此建立起低压区,这个低压区和它上面的高压力一起作用,会产生极大的、把赛车向下压的力。

  上世纪 70 年代末,F1 赛车设计逐渐朝着有利于空气动力表现的方向进化。地面效应(Ground Effect)首次在F1领域的实现,是由路特斯品牌的创始人兼设计师柯林·查普曼完成的。当时,车队试图找到一个可行的解决办法,来弥补与大车队相比存在的差距,但直接在引擎上下功夫,达到匹敌对手的水平并不可行,而通过一些巧妙的空气动力学特性使引擎动力最大化,是他们了解怎样操作的唯一方式。

  如何将地面效应应用在赛车上?柯林·查普曼与团队一起设计了革新的空气动力学套件,可以让赛车“粘”在赛道上,从而创造出了天外来客般不可思议的转弯速度。1977年,F1历史上最具统治力的车型之一——路特斯Type 78 赛车在阿根廷大奖赛上首次亮相。路特斯这款身披黑金战袍的赛车区别于同时期的赛车最明显的特点是:底板与地面的距离特别小,并且在底板左右两侧加上了侧裙,制造一个左右两侧封闭的文丘里管道,防止高速行驶时气流涌入而导致真空区压力增大,从而丢失下压力。

  这样的设计,促使Type 78在1977年的比赛中表现出令对手望而生畏的气势,路特斯车队三名车手马里奥·安德烈蒂,贡纳·尼尔森和罗尼·皮特森分别驾驶Type 78,取得了五场胜利,路特斯车队获得厂商车队季军的成绩。

  在路特斯 Type 78以及改良版路特斯Type 79所参加的77、78、79三个完整赛季中,路特斯共取得了19个杆位、12次最快单圈、26次领奖台以及13个分站冠军,风头一时无两。

  国际汽联曾经出于安全方面的考虑,禁止F1赛车利用地面效应,直到40余年后的今天,才在F1赛场上解禁这项空气动力学技术。

  地面效应是路特斯众多空气动力学技术的一个缩影,柯林·查普曼领导下的路特斯,始终致力于赛车的空气动力学研究,不仅令赛车加速发展,也显著地增强了路特斯民用跑车的竞争力。

  轻量化与高效的空气动力学设计,是路特斯的两宝。路特斯在民用车型中,同样把轻量化的设计发挥得淋漓尽致,车身重量不过725公斤的Elise 能够在小赛道上表现出极强的竞争力。即便在FIA GT 赛场上,这些尺寸娇小但灵活敏捷的车型在升级为赛车后,也能跟动辄5、6百匹的重量级对手抗衡。

  更难能可贵的是,路特斯把燃油时代的优势,延续到电气化时代。早在2019 年,路特斯便发布了旗下首款纯电动超级跑车Evija。这款车型采用了诸多领先的空气动力学设计,能够说是武装到了牙齿。

  Evija是首款采用全碳纤维地盘的路特斯公路车型,碳纤维单壳体结构兼具轻量化与提升下压力双重功能。主动空气动力学设计体现在后扰流器和F1风格的DRS可调尾翼上,可以轻松又有效减阻和提升下压力。Evija另一个空气动力学系统特征则是双层前扰流器,设计分为三个部分,中央区域为中置电池组提供了冷却空气,两侧较小区域还能够最终靠气流冷却前桥。

  此外,路特斯Evija整体采用了首创的“孔隙率”设计理念,不但能达到减小空气阻力的效果,同时还可以在一定程度上完成更强的下压力。贯穿车辆后部的两个文丘里气流通道所产生的文氏效应,将空气拉过后轮拱形导风板,高效地将气流输送到车尾,继而对抗较低的空气压力,逐步降低风阻。

  卓越的空气动力学设计让Evija在极速(320公里/小时)状态下可以产生1,800Kg的下压力,超过1,680Kg的车重。理论上,这款车还可以在极速状态下倒着在天花板上开。

  从掠海飞行的地效飞行器“里海怪物”,到F1赛道上飞驰的“地效赛车”路特斯Type 79,空气动力学在人类追求速度极限的历史中占据了重要角色。路特斯以其追求纯粹驾驶的精髓和空气动力学的技术革新,推出了许多出色的赛车和跑车,在这样的领域里,路特斯有足够的底气叫板最强。

  更让人期待的是,伦敦时间3月29日(北京时间3月30日),路特斯首款纯电动智能HYPER SUV—ELETRE,将亮相于英国伦敦发布会上。点击路特斯中文官网,即可直击不寻常直播现场。该车型大量沿用了纯电超跑Evija上领先的空气动力学设计,甚至有人指出这款车型可以“变形”,相信这款车型的推出,将进一步坐实路特斯“空气动力学之王”称号。

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