木质f1赛车(2022年F1技术规则大改究竟改了什么?
在今年英国大奖赛之前的周四,F1官方发布了2022年全新技术规则下的F1赛车等比例模型,这标志着距离F1的新时代又近了一步。2019年8月F1官方披露新车的风洞模型,同年10月F1官方正式发布全新技术规则,但受到疫情影响,F1官方在2021年3月宣布将全新的技术规则推迟到2022年引入。那么这堪称F1史上最大的一次技术规则调整究竟改了什么?本文整理了各方的信息,以供交流。
空气动力学
空气动力学规则大改是2022年F1技术规则大改的核心,这一点从发布出来的样车模型就显而易见,新车的外观相较于现款F1赛车的外观出现了巨大的变化。
地面效应底板从2022年开始,地面效应底板将大幅应用在F1赛车上。地面效应底板在上世纪70-80年曾是车队们研发的热点,但出于安全原因的考虑,最终地面效应底板在1982年底被禁止。但有别于上世纪带有侧裙边的全封闭式地面效应底板,明年F1赛车的底板不会带有侧裙边,简单来说是用具有两条长气流隧道的底板代替了目前的水平底板,这个新的底板设计将确保赛车的总下压力有更大的比例是来自于车身下部。有助于创造一个更干净的尾流和一个对前车尾流不太敏感的空气动力学平台。
前翼结构进一步简化,翼片直接与前鼻锥相连,而不是目前主翼板通过连接片与前鼻锥项链的方式,前翼的组成翼片数量降至四个。F1官网的文章中称新车的前翼简单来说是一个“防外洗”的前翼,在跟车时能产生一致的下压力,并控制好前轮产生的乱流。
尾翼目前F1赛车的尾翼会将气流向上方和向外推送,将后面的赛车置于脏空气之中。相比之下,2022款赛车尾翼的形状和位置将创造一个旋转气流,这个旋转气流将控制轮胎产生的乱流并将其卷入从扩散器中出来的气流当中,形成一个看不见的“蘑菇”形气流尾迹。,后方的赛车将会穿过干扰更少的干净气流。
DRS2022年F1技术规则3.10.10明确写道了有关DRS的规则条款,所以肯定有DRS,只不过通过样车模型看不出来DRS的设定方式。
前轮导流翼片很多人都注意到了前轮上有一对小翼片,它们的作用是帮助控制前轮产生的乱流,并使乱流远离尾翼。其作用有点类似于现在前翼产生的涡流,但现在的方案在跟车时会令气流变得非常敏感。
轮毂罩轮毂罩自从2009年之后再度出现在F1赛车上,并且在2022年的F1赛车上是强制性的,它可以对车轮的气流起到很好的控制作用。
从明年起我们再也看不到复杂的破风板了,不过从2008年之后车身上禁止的百叶窗冷却出口将回归。
空气动力学规则大改的目标
目标减少乱流,降低跟车难度,增加超车可能性,创造更接近的比赛场面。
超车困难是F1长期以来想要解决的问题,大家可能还记得在2019年进行过一次简化空气动力学套件的规则小改,目标也是为了减少乱流。可以通过下面这个动图,看一下目前跟车的乱流效果(原图来自SimScale和CREO Dynamics)。
当空气穿过前车的空气动力学套件后,它会失去能量并且减速。这种低速气流会导致湍流,紧接着形成一团热的、不稳定且混乱的气流,让后车迎面通过。
在直道上,由于外洗效应会导致车后的尾流有一部分绕开后车运动,而前车相当于在空气中有效地开了一个“洞”,后车会迎面遇上更少的空气,所以后车的阻力会有所降低,以增加速度而产生超车。
但在弯道中,前车产生的乱流会很大程度影响到后车的空气动力学效果。根据F1官方的数据,现行规则下的后车距离前车20米时,后车会损失35%的下压力。而当后车距离前车10米时,后车会损失46%的下压力。
而在2022年的新规则下,当后车距离前车20米时,后车仅会损失4%的下压力。当后车距离前车10米时,后车损失的下压力仅有18%。这意味车后车在跟车过程中能以良好、稳定的状态和速度过弯,以创造出紧密的比赛场景。
车身尺寸和赛车最低重量
近些年来F1赛车变得越来越大、越来越重,车迷们很关心2022年新车的车身尺寸和赛车重量有没有降低。
那么在2022年F1技术规则3.4整体尺寸中有写道
3.4.1 除了轮胎和轮毂罩以外的其他部件,不得超过车辆中心线两侧1000mm。也就是说2022年的赛车最大宽度与现在保持一致,还是2米。
3.4.2 前轴中心线到后轴中心线之间的距离不得超过3600mm。这将最大轴距限制在了3600mm,与现在的赛车相比有微微降低。
赛车的最低重量方面,由于单体壳等部位引入更安全的测试标准,加上更重、更结实的轮胎,2022年新车的最低重量将从现在的752kg增加到790kg,增重约5%。
18英寸轮胎
2022年F1赛车上的另一个显著变化就是轮胎,从13英寸变成了18英寸,准确的说应该是轮辋的直径增加了。自上世纪60年代以来,小尺寸的轮胎一直在F1中占据主导地位,但从明年起大尺寸轮胎将会投入使用。
2022年的F1轮胎宽度将保持不变(前胎305mm,后胎405mm),但轮胎直径将有所变化。2022年F1技术规则中对于轮胎尺寸的规定在10.8.1,干胎的直径不超过725mm,雨胎的直径不超过735mm。而目前的F1轮胎尺寸规定干胎的直径不超过670mm,雨胎的直径不超过680mm。
最显著的变化是轮胎的扁平比会有所降低,使F1的轮胎更加接近于民用车。扁平比是指轮胎的横断面高度与横断面宽度的比值,即高宽比。简单来说,2022年的F1轮胎在视觉上给人的感受就是胎壁变得更薄,轮辋变得更大。
引入新轮胎的目标是减少当轮胎滑动时的过热情况,低扁平比轮胎的胎壁形变更少,有利于减少因形变而带来的气流变化。所以,新轮胎也是F1技术规则大改中非常重要的一环。
动力单元与生物燃料
2022年F1依然将保持现有的1.6L V6涡轮增压引擎配合ERS能量回收系统组成的动力单元,但各家制造商在2022年投入使用的第一版动力单元将一直冻结研发至2024年底,动力单元的新规则将在2025年到来。
但从2022年起,F1燃料中的生物燃料比例将从现在的5.75%提升至10%,即使用E10燃料。E代表乙醇,10代表乙醇在混合物中所占的比例。这些乙醇必须是以可持续方式生产的第二代生物燃料,而F1致力于在不久的将来,引入100%的生物燃料。
(以下为查阅到的关于生物燃料的一些补充)
什么是生物燃料?
泛指由生物质组成或萃取而成的固体、液体或气体。它们具有可再生性,是石油等化石燃料很好的替代品。
生物燃料的种类
生物燃料可分为三种 – 第一代、第二代和第三代。
第一代生物燃料使用糖、淀粉、植物油或动物脂肪作为来源,运用传统技术生产。由于其原料也是食物的来源, “食物还是燃料”的辩论成为第一代生物燃料的一个重要问题。
因为第一代生物燃料的生产可能威胁粮食的供应和生物的多样性,有其局限性。为了解决日益增长的生物燃料的需求,开发出了第二代生物燃料。这些第二代生物燃料的生产来源为非食品作物或被认为是废物的不可食用的粮食作物的一部分,例如茎、皮、木屑、水果皮和脱皮等。
据专家介绍,第二代生物燃料比第一代生物燃料能节省更多的温室气体排放,由于第二代生物燃料的生产涉及从木质或纤维生物质中提取有用的原料,其生产更加复杂。
第三代生物燃料是产自藻类的燃料。藻类燃料的生产涉及藻糖的发酵。
生物燃料与碳中性二氧化碳
生物燃料燃烧时产生碳中性二氧化碳,是替代化石燃料的很好选择。碳中性二氧化碳不会对生物圈的碳浓度产生任何净影响,其碳足迹为零。
生物质燃烧时释放二氧化碳,而二氧化碳又被植物(生物质的来源)吸收。通过此循环,植物从大气中吸收碳,然后在燃烧时又将碳排放至大气中。这种平衡使生物质成为碳中和的生物质。
悬挂
悬挂与车身连接的方式进行简化,梅赛德斯采用的延长悬挂连接点的方法不再适用。禁止液压悬挂,这意味着只能用弹簧和阻尼器可以控制刚度。引入标准的胎压监测传感器,这样FIA和轮胎供应商即可掌握车队们在比赛过程中的轮胎运行情况。
零部件分类
F1的零部件将分成五类,以帮助车队们在预算帽下节约成本。
列表部件列表部件依然是需要各个团队自行研发和制造的部件,并且独立掌握知识产权。
标准部件由指定供应商设计和制造的部件,包括燃油泵和轮胎压力传感器等零件。
可转让部件指可以从一个团队提供给另一个团队的部件,例如变速箱和液压系统。
指定部件指团队自己打造的零部件,但零部件需要符合一套指定规范。
开源部件指团队可以根据自己的规范进行设计,但必须向所有其他团队提供完整设计细节的部件。
详细的零部件清单请见2022年F1技术规则第164-172页的附录五。
2022年F1技术规则大改将会产生非常巨大的影响,加上已经在实行的预算帽和空力研发比例浮动规则,明年起F1将会进入一个全新的时代!
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