專欄 【F1】車體規則大探索(4):引進KERS系統、「大空力時代」的終結與更狹窄的車體

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名人堂 Athrun | 2017/02/21

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FIA自1990年代起為了抑制F1賽車飛快的速度而展開了一系列的規則修訂,其中相當有效果的就是將原本寬闊的車身越調越窄,不過工程師們還是藉由性能越來越好的引擎與更為講究的空力套件化解了這些難題。

因此到了2006年年底,FIA為了阻止工程師們將大量研發資金投入在空力研發上而決定再度向車體規則動刀,F1網站為各位整理了自近年來FIA對車體規則的制度修正演變過程,第四段就來看塑造當今F1車身的2009年規則...

2000年代的F1賽車可說是賽車運動史上最注重空氣力學的賽車,自1997年Mercedes車隊的前身Tyrrell車隊推出了加裝於車側的空力套件「X-wings」的025賽車後,工程師們可說是找到了新天地,這輛Tyrrell 025賽車讓F1進入了極為講究空氣力學效率的「大空力時代」

F1進入大空力時代後,各隊空力工程師為了讓賽車擁有更好的空力效率而卯足全力為賽車加裝了各式各樣的空力套件,或採取了與眾不同的車體設計:

2004年Williams車隊推出了海獅外觀前鼻翼的FW26賽車,不過這個大膽設計在季中被認定是失敗嘗試而在同年匈牙利GP改回較傳統的前鼻翼設計。

同樣是在2004年,McLaren車隊推出了擁有細長車鼻,於2003年未通過撞擊測試的MP4-18除錯版賽車MP4-19,不過這款由空力大師Adrian Newey設計的賽車發生了車側進氣口設計太窄的缺陷而使引擎常出現過熱進而縮缸的問題。

然後到了2008年,Red Bull車隊推出了引擎蓋加裝「鯊魚鰭」套件的RB4賽車,Honda車隊也推出了擁有獨特造型前鼻翼,被稱作「小飛象」的RA108賽車,另外BMW Sauber車隊的F1.08賽車前鼻翼也採用了類似RA108的設定。

這些東西讓FIA得出了「再這樣下去不行」的結論:

第一點是這些空力套件的開發費不便宜,為了開發更強悍的空力套件,車隊勢必會砸下大量資金讓開發風洞全力運轉,或著是不斷使用流體力學模擬軟體(Computational Fluid Dynamics, CFD)來求取最好的結果。

這邊舉個例子,去年差點破產的Sauber車隊為此在2002年花了近十億台幣與兩年時間設置屬於自己的風洞與添購搭配使用的超級電腦,BMW入主Sauber車隊的期間也對這組風洞砸下不少升級資金。

第二點則是大空力時代的賽車和地面效應時代的賽車一樣敏感,而且大空力時代的賽車讓車手們要利用車尾氣流超車變成一項相當困難的任務,以上原因使超車畫面變得越來越稀少。

另外金融風暴與不斷飆升的原油價格也算是原因之一,總而言之,FIA在2006年底決定對車體規則做久違的大開刀,由於規則到2009年才正式實施,因此F1賽車在2009年又帶給了我們新的風貌。

圖下為Ferrari F2008,圖上為F60

2009年規則的第一點就是整輛賽車基本上是砍掉重練了,這次的砍掉重練主要是為了增加超車機會,FIA與因應制定新規則而成立的增加超車機會小組(Overtaking Working Group, OWG,成員可能包括了前Mercedes車隊技術總監Paddy Lowe、前Williams車隊技術總監Pat Symonds,以及現任Ferrari車隊設計顧問Rory Byrne)討論與研究了很長一段時間,結果OWG在數次的風洞測試中發現較高且較窄的尾翼能夠製造出較穩定的尾流

隨之搭配的就是較低且較寬的前鼻翼,這組前鼻翼在經過數次的風洞測試後讓OWG獲得了較容易利用前車尾流的結論,同時FIA也要求前鼻翼的設計必須簡化,雖然理論上這套新前後翼能夠增加超車機會,不過實際上這套新前後翼反而使超車更為危險。

第二點則是原本分散在兩側的各種造型空力輔助套件消失了,這個也是FIA在制定2009年規則的重要區塊,用意是藉由限制加裝空力套件來避免各隊藉此破壞車尾流影響超車,同時也能降低各隊的空力研發資金與降低車身能獲得的下壓力。

第三點則是F1網站裡沒有提到的,那就是車寬又進一步變窄了,新的規則將中心車寬從原本的180公分大幅縮窄到140公分,這個修改又再次讓工程師必須調整賽車配重。

第四點則是FIA與OWG決定讓光頭胎重返賽場,OWG的想法是賽車下壓力降低的部分來藉由增加抓地力彌補,雖然這對輪胎供應商普利司通(Bridgestone)來說算是挺簡單的(因為他們只要把溝紋填回去並調整輪胎配方就行),不過這對空力工程師來說是又多了一項功課得做。

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