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【F1隨手寫】地面效應(yīng)與它的衍生物 - 海豚跳效應(yīng)

Bryant。 | 2023-07-12 00:19:09 | 巴幣 122 | 人氣 693


從2022年賽季開始,全新的技術(shù)規(guī)則上線

地面效應(yīng)賽車也「回歸」到一級(jí)方程式賽場(chǎng)與車迷的視野當(dāng)中。

為什麼我說回歸呢?

最近幾年才加入的車迷或許會(huì)對(duì)地面效應(yīng)很陌生

但實(shí)際上,F(xiàn)1早在1977年到1982年就使用過地面效應(yīng)賽車了。

那為什麼在40年後才又重新回歸呢?

就讓我來分成幾個(gè)段落簡(jiǎn)單說一下吧~~~

*代表引用網(wǎng)路上資料



地面效應(yīng)是什麼?

地面效應(yīng)(Ground effect)也稱翼地效應(yīng)(Wing-In-Ground effect, WIG)
或翼面效應(yīng)(Wing-In-Surface-Effect, WISE)。

*是一種使飛行器誘導(dǎo)阻力減小,同時(shí)能獲得比空中飛行更高升阻比的流體力學(xué)效應(yīng):當(dāng)運(yùn)動(dòng)的飛行器距離地面(或水面)很近時(shí),整個(gè)飛行器體的上下壓力差增大,升力會(huì)陡然增加。

*這種現(xiàn)象在飛機(jī)或是賽車產(chǎn)生的氣流被地面或水面影響時(shí),就會(huì)發(fā)生。

這種現(xiàn)象主要使用在飛行器或賽車這兩個(gè)地方。
不過雖然都是利用地面效應(yīng),但兩者在效果上是完全相反的。
飛行器貼近地面利用地面效應(yīng)產(chǎn)生更多的上升力飛上天。
而賽車?yán)玫孛嫘?yīng)則是產(chǎn)生更多下壓力讓車輛有更高的過彎速度與抓地力。

簡(jiǎn)單來說,作用的方向不一樣,同一種效應(yīng)達(dá)到了兩種截然不同的效果

這架飛機(jī)叫KM,是前蘇聯(lián)製造的,又稱裡海怪物,應(yīng)用地面效應(yīng)的飛機(jī)大概就是他最出名了
機(jī)身長(zhǎng)106.1公尺,翼展40米,然後居然用八臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力
查資料的時(shí)候發(fā)現(xiàn),覺得很有趣,而且真的很大一臺(tái),難怪被叫裡海怪物
(但利用地面效應(yīng)的飛機(jī)幾乎是這種大型水上運(yùn)輸機(jī),才需要靠地面效應(yīng)來起飛,而且飛的高度都很低)



地面效應(yīng)在F1的發(fā)展與被封印

開頭提到,1977年F1就有地面效應(yīng)賽車出現(xiàn)了。
但為什麼在1982年就全面禁止呢?

當(dāng)時(shí)的賽車,幾乎是依靠車身來提供下壓力,對(duì)於空力並沒有現(xiàn)在那麼重視
恩佐?法拉利當(dāng)時(shí)還說過,空氣動(dòng)力學(xué)是給無(wú)法製造引擎的人準(zhǔn)備的。(但後來恩佐的臉應(yīng)該被打蠻腫的)
從這句話就能了解,當(dāng)時(shí)的車還是引擎>空力,力大磚飛的情況是顯學(xué)。
同時(shí)對(duì)於車底的空力還處在一個(gè)摸索的階段。

直到一個(gè)人的出現(xiàn),證明了空力應(yīng)用得當(dāng)一樣能跑得很快
同時(shí)我會(huì)說他奠定了現(xiàn)代F1的雛型。

他是誰(shuí)呢?
就是他,科林?查普曼,蓮花汽車跟蓮花車隊(duì)(Team Lotus)的創(chuàng)始人。


他對(duì)於車輛的設(shè)計(jì)理念主要是致力於輕量化與增加車輛操控性。
他曾說過:「大馬力讓你在直線跑得很快,但輕量化讓你在任何地方都更快」。
蓮花後來所推出的民用車,也承襲了這個(gè)理念。
通常不是馬力最大的,但絕對(duì)是原廠車裡車重最輕的那臺(tái)。
也讓蓮花所推出的車,都跟操控、輕量化這兩個(gè)形容詞緊密連結(jié)。

說回F1,他在1977年研發(fā)出Lotus 78,這臺(tái)車是F1歷史上第一輛利用地面效應(yīng)的賽車。


這臺(tái)車是科林查普曼在研究蚊式轟炸機(jī)後,從安裝在機(jī)翼的散熱器與提供升力的熱風(fēng)出口得到了靈感。
簡(jiǎn)單來說,跟我前面講的一樣,科林查普曼就反其道而行,應(yīng)該能算是逆向工程(?
這臺(tái)車為蓮花車隊(duì)帶來了現(xiàn)象級(jí)的成就,拿下7勝與11個(gè)頒獎(jiǎng)臺(tái),同時(shí)囊括當(dāng)年的車手跟車隊(duì)世冠。

(Lotus 79,蓮花靠著強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn)與這個(gè)黑金塗裝讓車迷都印象深刻。)
(Lotus 79底部右側(cè)的文丘里通道後方視角)
(Lotus 79底盤透視圖)

隔年的Lotus 79也是表現(xiàn)優(yōu)異,不意外也是拿下雙料世冠(6勝15個(gè)頒獎(jiǎng)臺(tái))。
同時(shí)各家車隊(duì)都開始重視地面效應(yīng)帶來的優(yōu)勢(shì),這兩臺(tái)車可說掀起了地面效應(yīng)時(shí)代的濫觴。

那為什麼後來1982年地面效應(yīng)就被禁止了呢?
原因其實(shí)出在當(dāng)年的底盤跟側(cè)裙設(shè)計(jì)思路是全封閉式的,側(cè)裙甚至?xí)访婺Σ痢?/font>
這樣做的好處是,下壓力可以發(fā)揮到最大,賽車會(huì)被牢牢吸在路面上。
但壞處在於只要地面效應(yīng)一被破壞(賽道起伏過大或輪胎壓到任何異物、側(cè)裙受損等)
下壓力就會(huì)幾乎全部喪失,使得車輛有可能在幾秒內(nèi)從貼地飛行到真的飛上天

*當(dāng)然FIA(當(dāng)時(shí)稱為FISA)也是有對(duì)策的,像是1981年就以安全因素禁止車隊(duì)在底板兩側(cè)設(shè)置活動(dòng)式、且容易在比賽時(shí)脫落的導(dǎo)流圍板,而且也設(shè)下最低離地高度,一系列的調(diào)整讓底板所能承受的下壓力比例越來越低。

下壓力喪失+極快的車速+非現(xiàn)今的一體式碳纖維座艙(當(dāng)時(shí)所謂座艙不過就是一層薄薄的鋁板)
=不就是隨時(shí)會(huì)飛天的棺材嗎...

這樣逼近極限隨時(shí)失控的情況,對(duì)車手可謂是一把雙面刃,想當(dāng)然爾就被禁止了。
這把雙面刃也帶走法拉利當(dāng)時(shí)的王牌車手Gilles Villeneuve
直到現(xiàn)今造車工藝和材料品質(zhì)與安全性的提升,地面效應(yīng)封印40年後才再次重回人們視野。

(Gilles Villeneuve就是因?yàn)檫@次車子起飛當(dāng)場(chǎng)喪命,本人甚至被拋出車外...)



海豚跳效應(yīng)帶來的影響

時(shí)間拉回到2022年,當(dāng)新一代地面效應(yīng)賽車現(xiàn)身時(shí)。
大部分車迷大概的第一印象是下面這樣



沒錯(cuò),極為明顯的海豚跳效應(yīng)困擾著車手,在去年可謂是讓FIA頭很大的一個(gè)大問題。
也讓車隊(duì)領(lǐng)隊(duì)為了海豚跳,而在會(huì)議上有言語(yǔ)交換

(領(lǐng)隊(duì)們的勾心鬥角,紅軍比老師最老實(shí)了這時(shí)候還講要怎麼解決,果然是工程師出身)

那海豚跳為什麼產(chǎn)生?
標(biāo)題也說了,海豚跳就是地面效應(yīng)會(huì)衍生出的問題。
它們兩者可謂密不可分,從一開始就有的,除非底板不用文丘里通道(?
那文丘里通道是什麼呢?
來源於文丘里效應(yīng),我簡(jiǎn)單解釋一下

當(dāng)氣流高速流動(dòng)時(shí),空氣附近的壓力會(huì)減少,降低後就會(huì)產(chǎn)生吸附作用。
吸附作用就是地面效應(yīng)提供下壓力的主要來源(透過底板把車子吸住)
車底的氣壓降低,透過外界與車底板的壓力差,對(duì)輪胎施加正向力,成為更多抓地力的來源。


當(dāng)賽車高速行進(jìn)時(shí)氣流通過底盤
導(dǎo)致底盤持續(xù)被往下吸,直到氣流受阻無(wú)法通過時(shí)
這時(shí)下壓力就會(huì)消失,車身就會(huì)同時(shí)彈起
然而彈起後氣流再次通過底盤。
周而復(fù)始,就形成了幾乎在比賽時(shí)不間斷的海豚跳效應(yīng)。


*不僅只在高速狀態(tài),側(cè)箱上的壓力中心會(huì)隨著車輛的速度、姿態(tài)以及離地間隙而移動(dòng),並與懸吊系統(tǒng)相互作用,在低速時(shí)車輛也有可能前後搖擺,猛烈程度甚至?xí)斐绍囀植贿m。而這種擺動(dòng)有如海豚在高速行進(jìn)時(shí)跳出海面,因而得名。


那該怎麼解決海豚跳呢?

很簡(jiǎn)單啊,把車輛最低的離地高度抬高就行了
那為什麼到了2023才強(qiáng)制全部人抬高?
一方面是22是新規(guī)則元年,本來就會(huì)有這種不可預(yù)見的規(guī)則漏洞產(chǎn)生。
二來主要就是因?yàn)樘Ц呔透孛嫘?yīng)的效果背道而馳啊
上面有提到地面效應(yīng)吸的越低下壓力越高,車速就能越快
但抬高就意味著下壓力的減少,下壓力減少,車子自然就慢了
車子慢是車隊(duì)最不願(yuàn)意看到的,車手也是,不會(huì)有車手想開慢車嘛。
這就是為什麼上面影片賓士的Toto跟紅牛的Horner兩個(gè)人吵得不可開交的原因了

結(jié)局就是上面所說的,今年大家都把車子抬高,同時(shí)更改了檢測(cè)底盤木板磨損的方式(TD039)
但這樣做是好是壞,對(duì)車手的健康跟安全或許是好的吧。
但改進(jìn)一些所謂「灰色地帶」我就不是全盤同意了,很公平?jīng)]錯(cuò),但也扼殺其他隊(duì)伍讓車變快的方式。
等於大家都要照著抄作業(yè),這到最後只會(huì)顯得千篇一律,大家都一樣的設(shè)計(jì)思路,那要車隊(duì)設(shè)計(jì)師幹嘛?

大家有看我前面的文章的話,可以知道我對(duì)法拉利去年底板被砍導(dǎo)致喪失競(jìng)爭(zhēng)力確實(shí)頗有微詞。
原因就是我上面所說的,設(shè)計(jì)到最後都一個(gè)樣子(看看今年就知道了)
法拉利的設(shè)計(jì)思路確實(shí)不一樣,要說遊走在灰色地帶我也同意。
可能有人會(huì)說,不就他媽在找漏洞鑽,被砍在那叫什麼
但我只想說,哪一隊(duì)不找漏洞鑽?,要說鑽漏洞,賓士跟紅牛我覺得比法拉利還要行


好啦,以上就是我對(duì)地面效應(yīng)與海豚跳的介紹(還有一些我的碎碎念)
最後謝謝好友御藤村(felton6500)提供我寫作的題材

創(chuàng)作回應(yīng)

『。』
骯,安全跟速度只能擇一呢
2023-07-12 01:44:27
Bryant。
以前來說,確實(shí)是如此
但現(xiàn)代科技發(fā)達(dá),已經(jīng)可以在保證安全性的前提下增加速度了
雖說每隔幾年基本會(huì)重新洗牌一次(規(guī)則改變)
但絲毫不影響F1仍是封閉賽道內(nèi)最快的賽車
畢竟賽車的重點(diǎn)還是要快嘛~~~ 大家才會(huì)想看啊[e6]
2023-07-12 11:15:00
Jarak
Aston Martin 跟紅牛車隊(duì)合作研發(fā)這臺(tái)車Valkyrie也是有利用到地面效應(yīng)的技術(shù)
2023-07-12 20:22:47
Bryant。
原來女武神也應(yīng)用了地面效應(yīng),長(zhǎng)知識(shí)了[e23]
2023-07-12 22:41:06
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