2021/10/23

【F1】賽季雜談︰Mercedes的可變底板

在昨天的練習賽賽後,紅牛領隊Christian Horner向Sky Sports指控Mercedes擁有可變底板,並聲稱這令W12在直路上比RB16B快上20km/h。而在土耳其站中,不少照上也有拍攝到Mercedes的賽車的底板在不同彎角中的高度出現變化。那麼,到底什麼是可變底板?它能帶給賽車什麼好處?這方法合法嗎?紅牛又能否「參考」同樣的做法?

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Athrun

不過PU反倒成了他們的絆腳石。

IG Motorsports

他們的PU不換真的不知道可不可以撐到季尾....

Athrun

就算目前拿Bottas當祭品,應該再2-3場左右就會到極限吧?

在昨天的練習賽賽後,紅牛領隊Christian Horner向Sky Sports指控Mercedes擁有可變底板,並聲稱這令W12在直路上比RB16B快上20km/h。而在土耳其站中,不少照上也有拍攝到Mercedes的賽車的底板在不同彎角中的高度出現變化。那麼,到底什麼是可變底板?它能帶給賽車什麼好處?這方法合法嗎?紅牛又能否「參考」同樣的做法?



什麼是可變底板?它有什麼好處?


其實一整個概念跟下壓力有關,當賽車的速度上升,車身的下壓力(Downforce)同樣也會上升,這是一個正常不過的現象。而從上而下的下大氣壓力則會把底板(Floor)和懸掛系統(Suspension)壓向地面(其概念類似於今季較早期的變形尾翼),降低賽車後部的車身高度。

這現象對賽車的直線速度有著莫大的加成作用,因為隨著底板愈來愈接近地面,車身下方的氣流(Airflow)由於空間縮小而無法快速通過,這也表示擴散器(Diffuser)不會獲得足夠的氣流,形成「氣流阻塞」(Airflow Stall)的現象。此現象出現會導致擴散器未能製造足夠的下壓力,不過失去大部分氣流也同時間表示阻力(Drag)大大減少,從而增加了賽車的直路速度。

也許大家會問,失去下壓力不是不好嗎?但需要留意一點是,這現象在高速的時候才會發生,也就表示底板和懸掛在高速的情況下才會被壓低,減低賽車遇到的阻力,然後在入彎剎車之時底板又會「彈」回原樣(見圖),重新給予賽車足夠的下壓力,所以這現象在很多情況下對賽車有利。



可變底板合法嗎?Mercedes是如何做到的?


首先引用一下F1的技術規則第10.1.3章︰「任何後懸掛系統都只可在受壓力的情況下被動地作出變動」(Any suspension system fitted to the rear wheels must be so arranaged that its response results only from changes in load applied to the rear wheels),這表示底板和懸掛向下壓的現象只要不是由電控系統(Electronic Control System)和氣動部件主動導致的話,整件事就是合法的。

那麼W12是怎樣做到可變底板的呢?關鍵就在於液壓式懸掛(Hydraulic Suspension),而這涉及對F1懸掛系統的一點知識。基本上賽車的懸掛後每邊都有一個彈簧,然後有一個中心組件將這兩個彈簧連接在一起(見圖)。當賽車向左轉之時,右後懸掛將處於受壓的狀態,而左後懸掛將伸展(Stretch Out)。然後,連接兩邊的中央彈簧(Heave Spring)則橫向(Horizontal)移動 –– 因為一邊正被向右壓縮,另一邊正在向右伸展。



不過在直線上,懸掛系統的變化方式有點不同。當賽車在直路高速行走時,巨大的下壓力負載會積聚在懸掛上,這時候不論左邊或是右邊的懸掛都在被向內壓縮。受到內縮的壓力影響,而居中的中央彈簧的支撐力變低,也因此會向下壓,這時候中央彈簧就變成縱向(Vertical)移動 –– 賽車底板會因此愈來愈接近地面。



紅牛可以複製它嗎?Mercedes由此獲得什麼好處?


要說Mercedes獲得了什麼好處,大家還記得今季的奧地利站嗎?作為低傾角(Low Rake)戰車的W12一直找不到如對手般多的下壓力,為免令賽車後部不穩定,因此他們的下壓力調校比其他車隊高。不過這令賽車在直路損失很多的時間,也是令他們在Red Bull Ring這條講求直線速度的賽道被Verstappen海放的原因。

不過在可變底板之下,這個問題得到了解決,Mercedes也因此可以攜帶更多下壓力而不用擔心丟失直線速度。在直路上,賽車就會自動重複上文提及的步驟,從而提升W12的極速;在彎道上,懸掛就會彈回原位,為W12的尾部提供足夠的下壓力和抓地力,解決尾部不穩定的問題。



而在銀石的升級(Mercedes的最後一次更新)之中,他們似乎在底板上動了一些手腳,令他們的底板可以在更早更低速的情況下向下壓,也比其他車壓低得更多,放大了以上提及的好處。這也是為何W12可以如Horner所言,在直路快上20km/h的基本原因。

至於紅牛能否「參考」一下並急起直追,理論上,可變底板不是什麼新東西,這對F1那些物理學大師來說幾乎就等於是「ABC」,而普遍車隊也有使用一點此技巧,只是幅度不如Mercedes舨誇張而已。不過,RB16B是一輛高傾角(High Rake)的戰車,如果要賽車底板在直路上壓到非常接近地面,這是違反了他們高傾角設計理念的,賽車也需要極高的速度才可引發出此效果(因為空間加大,不容易產生氣流阻塞的現象)。紅牛要做到同樣的事情就必需顛覆自身的設計理念,這不論在時間還是成本上看都是不可能的。



現在Mercedes找到了突破點,那麼他們可否靠此技巧一波帶走比賽,甚至世界冠軍寶座?紅牛又有什麼法寶可以還擊?今屆的冠軍爭奪戰似乎愈來愈精彩。

 

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