The 2007 Technical Review (part II)
By Craig Scarborough
autosport.com's technical writer
翻译:Walkeriot [轮胎,引擎,悬挂]
雪鸟 [变速箱液压,空气动力,轮毂外科]
在本篇文章中,Craig Scarborough回顾了2007赛季F1在轮胎,变速箱以及空气动力方面的改进。
轮胎
07赛季采取单一轮胎供应商这一举措对各车队的影响远大于其他规则的改变。
建立于06赛季车身重量分布的前提下,从普利斯通轮胎季前样胎测试的结果来看,新轮胎后胎的磨损较前胎更大。
那么,车队提早了解到车体应该将更多的重量移向前轴。可以简单的以移动压舱物来实现。但是对于永久性的解决方法则需要根本性的改变车身的布局。
车重量分布主要由三部分来决定:引擎,变速箱和单体横造车体。在一定的车身长度下改变这些部件的位置会明显调整车重的位置。
同时,车队还要确保油箱位于车体正中。这样在比赛中油耗不会影响车整体的重量分布。油箱的体积决定于车队计划的最大载油量(最多的不停站圈数)。
缩短单体横造车体以及加长变速箱可以把重心前移。可是很多车队忽略其重要性,而在赛季中改变单体横造车体以及变速箱的长度近乎不可能。这就是为什么在赛季前期一些车队全盘打回他们的设计。
与重量分布同样重要,新轮胎在转弯时受到的力的影响下的变形也与米其林大不相同。
尽管轮胎看上去坚实无比,而且完全竖直于地面。但是轮胎的前方胎面形状实际上经常改变。轮胎面在转弯时被拉向胎壁,并且胎壁被下压力和制动力向上挤压。所以车的空气动力在轮胎变型的影响下也经常改变。甚至底盘高度也随之变化。
比如Renault和Honda车队,这些问题是一切其他问题的根源----车无法提供在风洞测验下所模拟产生的空气动力。
普利司通在赛季前就提供了橡胶充气胎来为各车队的风洞试验做准备----来模拟比赛中的轮胎变型。但是风洞模是有限的,这些实验结果无法真正体现实际比赛中轮胎的变化。
多数车队现在专注于增加CFD模拟测试,在CFD软件的帮助下,测试结果较于实际状况就更加接近。
在比赛中,轮胎也改变了赛车的操控性,尤其是前轮胎。源于更硬的胎壁赋予了赛车更好的抓地力,但是车手在转弯时过激的操控也会丧失抓地力。
所以车手在急弯入处感觉到转向不足,过弯缓慢。这一现象促使车手或改变其驾驶风格,或者车队将赛车调校得转向过度作为弥补。
当然有些车手不习惯于转向过度的赛车调校。在赛季中期,多数车队以及车手找到了更适合的驾驶习惯以及调校来应付这一问题。
引擎
今年是“10年引擎研发冻结期”的第一年。车队被尺寸和材料的规则限制从而研发更小的V8引擎。
引擎的开发的竞争一直残酷的,引擎转速和输出不断增加来缩短单圈时间。去年引擎可以达到20000rpm(rev per minute)的转速,输出功率高达750bhp*1。新的引擎冻结规则限制了研究开发,而且限定引起峰值转速为19000rpm。
一个F1的引擎由上千个零件组成。这些零部件大多数都安装在引擎内部,它们对于增大功率输出、调节进气,降低重量和摩擦的作用是非常直接的。
而这些部件现在被封存。引擎只剩下一小部分零件可以用来改造:空气箱,进气口,排气口以及电子辅助设备。但是这些部件只能够有限的提升引擎输出*2。07赛季在这方面改进所获得的成效只有前几年的一小部分。
另外,由于引擎转速的限制,更多的功率输出不可能被实现。车队只能以调节空气箱和排气来寻找在低转速使下引擎能够提供更多动力的方法。*3
Walkeriot加注:
*1:bhp和hp的区别,bhp全称是brake horse power,简单说就是引擎的纯动力,不包括传动系统中摩擦、热量以及阻力所产生的功率丧失。
*2:这句话不假,车队再想提高动力要从进气质量上下功夫。比如BMW在降低油温这一点就是很大胆的尝试。以后的空气箱冷却能力将有提升,以最大能力降低进气温度。
*3:低速下产生更多动力:可以直观表现在dyno上引擎输出功率爬升较于转速的提高十分均匀。
悬挂
像无缝变速箱,配合无龙骨设计的悬挂系统变成了过去一段时间里赛车的“标配”。今年Ferrari和Red Bull变成了无龙骨设计。留下只有Renault继续使用他们的V龙骨*1。
无龙骨便是降低前悬的Y型叉骨。使其直接连接在单体横造车体底部边上。这就不需要更结实的龙骨结构:比如单龙骨和过时了的双龙骨设计。
无龙骨设计提升了空气动力。提升Y型叉骨的位置来增加前扰流板的作用。同时龙骨本身产生小小的一部分阻力也被消除了。这就使得空气气流可以通过鼻锥底部。
当然这种设计有得有失。改变Y型叉骨的位置也影响到了保持轮胎与地面的接触面。这就是无龙骨设计最大的困难。
传统双叉骨悬挂结构在帮助过弯时改变前轮外倾角以及车辆转弯时滚动中心的设计已经定型。将叉骨上移使这一根本作用变得更加难以达到。
以Red Bull为例,在低端叉骨处安装一块小金属。看似细小的变化帮助降低了赛车的滚动中心。Honda将低端叉骨安装在略低于鼻锥度地方,而不是鼻锥两侧。这样有效控制了赛车在非平衡状态下轮胎外倾角的改变。
同样,Ferrari在单体横造车身上安装了一个可活动的金属连接来延伸叉骨。目的也是帮助控制外倾角。
还有一个方法保持轮胎在转弯时的抓地力,就是把挺杆安装在悬挂的竖直部位。通常赛车的挺杆安装与低处的叉骨上。这是为了车的转向运动不会影响到悬挂。
但是现在车队都主动将挺杆连接在悬挂的竖直处,而且远离转向轴。当轮子变向时,竖直连接处降低轮胎内侧,并提升外侧。将重心移向内侧轮胎。
这一方法增加了低速时轮胎的抓地力。特别是因为F1赛车并不完全是Ackerman转向(Ackerman转向解释为内侧转向轮的转角大于外侧转向轮*2)。
这样,轮胎趋向于在转向时之间距离更加狭窄。这辅助了赛车在直线时的稳定性,但是无益于慢弯的转向*3。利用挺杆的帮助使赛车多少像卡丁车那样在急弯处车的中心,车中心沿前轴移动。
在车尾,悬挂也采取了相似的构造。扭力棒和阻尼器连接在变速箱上方。多数车队时扭力棒纵向连接,只有Renault保持了竖直的连接形式。
同样,旋转阻尼器的使用也只限于Ferrari。Spyker将至转换成线性阻尼器用于他们的B型车上。Ferrari第三阻尼器的使用在Monza事故中被曝光。说明了他们的悬挂设计要比其他车队要复杂得多。
Walkeriot加注:
*1:即单龙骨。
*2:就是因为内侧轮走的转弯半径要小于外侧。但是为什么说“F1赛车并不完全是Ackerman转向”?这是由于赛车前轮前束的调校非常激进。使得--比如:左转弯,左侧车轮其实指向前方,右侧车轮偏左的角度大于车的转角。
*3:具体原因我但发帖解释。