【技術(shù)】雙層擴(kuò)散器——被神化的鉆空子產(chǎn)物

? ? 要累死了,但還是要堅(jiān)持更新……
????本文縫合+搬運(yùn),作者M(jìn)att Sommerfield, Lawrence Edmondson以及我自己收集的一些其他來源的資料

????2009賽季注定將因當(dāng)年足夠永載史冊的冠軍而被長久地銘刻在我們的記憶里,這一年,Brawn GP從本田車隊(duì)的殘骸中破繭重生并贏得了世界冠軍。但是,賽季一開始,這支新生的車隊(duì)就遭受了大量非議,只是因?yàn)槠滟愜嚨囊粋€(gè)有爭議的設(shè)計(jì):在當(dāng)時(shí)引起了劇烈轟動(dòng)的雙層擴(kuò)散器(Double Decker Diffuser,以下簡稱DDD)
????2009年F1引入了全新的規(guī)則體系,旨在提高賽車的跟車能力從而改善超車過少的情況,并試圖降低賽車的下壓力。F1的設(shè)計(jì)師們顯然在尋找扭轉(zhuǎn)這一局面的方法,而本田,豐田以及威廉姆斯這三支乍看起來沒什么聯(lián)系的車隊(duì)一致提出了雙層擴(kuò)散器的想法。
????據(jù)報(bào)道,這個(gè)想法第一次是由超級亞久里的設(shè)計(jì)師在研究2009賽季的新規(guī)則時(shí)提出來的,但這支本田的衛(wèi)星隊(duì)最終因?yàn)橘Y金不足而解散,其技術(shù)人才也投奔了不同的陣營:大多數(shù)人都通過超級亞久里和本田之間的關(guān)系回到了本田,另一部分人則進(jìn)入了另一支日本車隊(duì)——豐田,以及由當(dāng)時(shí)仍由豐田作為引擎供應(yīng)商的威廉姆斯車隊(duì)。
????在當(dāng)時(shí),本田兵分三路(本田布萊克利工廠,超級亞久里的泰丁頓工廠以及本田在日本本土的HGT部門)進(jìn)行了聯(lián)合研發(fā),在2008年6月正式開始集合三個(gè)部門各自的研究成果進(jìn)行最終設(shè)計(jì),據(jù)當(dāng)年的BGP首席氣動(dòng)工程師John Owen日后回憶稱:“賽車的大部分設(shè)計(jì)靈感其實(shí)來源于超級亞久里團(tuán)隊(duì)的研究,之后當(dāng)然也整合了一部分布萊克利團(tuán)隊(duì)的成果以及HGT部門搞出來的DDD試作品?!?/strong>
????“必須說明,DDD對于我們找到正確的研發(fā)方向有決定性的作用,但在我們做完研發(fā)之后再把這東西拿掉也影響不大了——圈速損失也就0.3秒的樣子?!?/strong>
????“我們在研發(fā)出初版賽車之后曾經(jīng)將草圖遞交給查理懷汀,他看完之后覺得沒有違規(guī)的地方,之后我們也在TWG的工作會(huì)議上隱晦地提到了這方面的問題,但因?yàn)楫?dāng)時(shí)他們認(rèn)為我們在嚇唬人,加之我們不是什么牛逼的技術(shù)團(tuán)隊(duì)所以無視了我們?!?/p>
????于是在冬測的第一階段,BGP001成為了場上唯一一輛速度能接近改裝后的2008款小紅牛的賽車——與之相比,大多數(shù)賽車在當(dāng)時(shí)都要比這輛車慢3秒以上。但這個(gè)時(shí)候其它車隊(duì)還是沒有重視這個(gè)問題,他們覺得BGP當(dāng)時(shí)一定是在超輕油不帶壓艙物刷成績吸引贊助商(畢竟差點(diǎn)都沒報(bào)上名,可以理解)。
????最終,不出意外的,在澳洲站的周末開始之后,BGP001、豐田TF109和威廉姆斯FW31三臺(tái)賽車展現(xiàn)出不同程度的速度優(yōu)勢,雙層擴(kuò)散器立即受到了其他車隊(duì)的一致攻擊,他們顯然錯(cuò)過了這個(gè)增加擴(kuò)散器容積的機(jī)會(huì),于是試圖消滅這三支車隊(duì)獲得的優(yōu)勢。


????使用DDD的想法來源于F1技術(shù)規(guī)則3.12.7條的漏洞,這條規(guī)則指出。"從底盤下方可以看到的,位于后輪中心線及其后方350mm之間區(qū)域的車身不得高于參考面175mm。該區(qū)域的任何表面與橫向或縱向垂直平面的交叉點(diǎn)應(yīng)形成一條從車底可見的連續(xù)線段。"事實(shí)上,這只要求設(shè)計(jì)師在單一維度上符合要求(譯注:換句話講只要讓上層通道在看得見的部分符合FIA的175mm要求就行了),這為創(chuàng)建使氣流能夠進(jìn)入擴(kuò)散器的上層通道的想法創(chuàng)造了可能。

????這個(gè)方案是一個(gè)巧妙的變通,它繞開了規(guī)則試圖限制擴(kuò)散器性能的條款。
????但是其他車隊(duì)并不認(rèn)可這一設(shè)計(jì),因?yàn)樗麄儧]有發(fā)現(xiàn)這個(gè)小伎倆,而且如何在短期內(nèi)將DDD安裝到他們的賽車上是一個(gè)大問題。因此,他們選擇在澳洲站上抗議這一設(shè)計(jì),并試圖要求FIA禁止這一設(shè)計(jì),同時(shí)取消三支“違規(guī)”車隊(duì)的比賽結(jié)果。

????不過,他們這么做只是為了獲取更多積分的一種手段,因?yàn)樵诿魈庍@樣的抗議只是一種“要求公平”的表現(xiàn),運(yùn)氣好的話FIA會(huì)把這個(gè)東西禁了;但這樣的政治施壓完全可能不起作用,他們也在私底下研究自己的解決方案。
????顯然,各大車隊(duì)沒把深淺摸明白——查理懷汀已經(jīng)判過合法的東西明顯是不會(huì)被FIA禁止的。2009年4月15日,F(xiàn)IA宣布雙層擴(kuò)散器是合法設(shè)計(jì)。在無法說服FIA取消DDD的情況下,其它車隊(duì)不得不快速跟進(jìn),并盡快將它們裝車。這一努力的規(guī)模不應(yīng)該被低估,因?yàn)樵谲囄伯a(chǎn)生了更多下壓力的情況下,車頭部分必須進(jìn)行相應(yīng)的升級以匹配尾部更大的下壓力,使整車達(dá)到氣動(dòng)平衡。這樣對整車進(jìn)行的升級花費(fèi)是巨大的,但升級擴(kuò)散器帶來的好處不容忽視,因?yàn)樗梢援a(chǎn)生大量的下壓力并在相當(dāng)程度上提升圈速水平,懷著“BGP的優(yōu)勢全部來自DDD,我們有了我們也行”這一想法,各支車隊(duì)都開始研發(fā)屬于自己的雙層擴(kuò)散器。

????在所有剩下的車隊(duì)中,紅牛在適配DDD的路上面臨著最大的挑戰(zhàn),因?yàn)樗麄冊谲囄苍O(shè)計(jì)時(shí)重新應(yīng)用了拉桿懸掛。這是一個(gè)對后來的F1設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響的決定,因?yàn)槊總€(gè)人都看到了這種設(shè)計(jì)在包裝和氣動(dòng)方面的優(yōu)勢。但在這件事情上,拉桿懸掛讓紐維及其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)相當(dāng)煩躁,因?yàn)槔瓧U在擴(kuò)散器的kick-line的位置上連接了變速箱和后防撞結(jié)構(gòu),這使得要想榨出DDD的最佳效果變得困難。但老話說得好,只要思想不滑坡,辦法總比困難多,由于后懸掛的拉桿設(shè)計(jì)已經(jīng)不可能再做改變,紅牛選擇適當(dāng)抬高RB5的變速箱,以便為DDD的安裝騰出空間。


????紅牛想要安裝DDD面臨的挑戰(zhàn)是全圍場最大的,但這并不代表其他車隊(duì)在這條路上就走得容易走得好。
????在賽季開始一段時(shí)間之后,賽場上甚至出現(xiàn)了比雙層還要過分的設(shè)計(jì)——豐田在賽季第二站雪邦的賽場上推出了三層擴(kuò)散器(下圖右所示),只是效果確實(shí)不特別顯著。

????法拉利在FIA宣布DDD合法之后不久也掏出了自家的產(chǎn)品,配合之后的一系列研發(fā)在賽季后期也逐漸找到了一些速度,其中在斯帕更是搶下一個(gè)冠軍:


????邁凱倫的初始設(shè)計(jì)就是最符合FIA預(yù)想的“合法”設(shè)計(jì)(下圖所示),但他們也是在上訴失敗之后對擴(kuò)散器進(jìn)行升級最快的一家——僅僅幾天之后的中國站上他們就已經(jīng)將升級裝車,很顯然,他們是在一邊進(jìn)行上訴一邊進(jìn)行相關(guān)研發(fā)的,而且邁凱倫那臺(tái)比較小巧的變速箱幫研發(fā)團(tuán)隊(duì)省去了不少研究如何安置相關(guān)結(jié)構(gòu)的麻煩。

????除了邁凱倫之外,另一家同時(shí)推動(dòng)上訴和進(jìn)行相關(guān)研發(fā)的是雷諾。和邁隊(duì)一樣,他們同樣在上海站推出了自己的DDD,不過當(dāng)時(shí)只有阿隆索一人得到了這個(gè)升級,小皮奎特則等到了一周之后的巴林站。

????前一年還在三大車隊(duì)陣營中的寶馬索伯則是當(dāng)年最晚拿出雙層擴(kuò)散器解決方案的車隊(duì)——他們一直等到土耳其站才將這一升級正式應(yīng)用。

????印度力量可能從他們的邁凱倫變速箱那里得到了一些好處——至少不用對動(dòng)力和傳動(dòng)部分進(jìn)行大的修改就能安裝DDD。他們在巴林站也推出了自己的升級

????與此同時(shí),BGP自己也沒閑著,他們在西班牙站對這方面還進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)——修改了中央部分第二層擴(kuò)散器出口處的形狀。FIA繼續(xù)允許在2009年和2010年的這兩個(gè)賽季中使用雙層擴(kuò)散器,因?yàn)槊恐к囮?duì)都在DDD的研發(fā)上投入了大量的資源。但是,從2011年開始,相關(guān)的規(guī)則漏洞就被補(bǔ)上了,雙層擴(kuò)散器這一爭議設(shè)計(jì)就此壽終正寢。


后記
????當(dāng)然,很多車隊(duì)最后會(huì)發(fā)現(xiàn)雙層擴(kuò)散器雖然能夠帶來一定程度上的性能提升但是絕對不足以讓他們完全追上BGP,當(dāng)年的一位BGP設(shè)計(jì)師也坦言“我們的主要優(yōu)勢其實(shí)來源于一套優(yōu)秀的前翼和后剎車周圍的導(dǎo)流板,但其它車隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些問題更關(guān)鍵的時(shí)候已經(jīng)太晚了”。
????借用John Owen的話來講就是“雙層擴(kuò)散器并不是我們那么快的全部原因,但它確實(shí)很好地欺騙了我們的競爭對手讓他們把大多數(shù)研發(fā)資源全部投到這上面了,看到他們費(fèi)大力氣研制出來發(fā)現(xiàn)也就追了0.3秒,更別提騙掉了他們一大把研發(fā)經(jīng)費(fèi)了——要知道我們當(dāng)時(shí)一年的研發(fā)經(jīng)費(fèi)就只有幾十萬歐元,這些事兒讓我們樂了好久?!?br>