這是一級方程式賽車希望在 2022 年改善賽車的新車
星期四在英格蘭的銀石賽道，在本週末的英國大獎賽之前，一級方程式賽車向公眾展示了明年的賽車。自 2014 年引入渦輪增壓混合動力系統以來，2022 年將見證這項運動技術規則的最大變革。汽車產生空氣動力學下壓力的方式發生了根本性變化，目標是讓 F1 更輕鬆汽車相互比賽。 Ars 與 F1 數據系統總監 Rob Smedley 進行了交談，以了解新車為何以及如何誕生。有什麼問題？本週末將在銀石賽道相互比賽的賽車通過前翼和後擴散器的組合使用空氣來產生抓地力。而且它們產生了大量的下壓力，這也是 F1 單圈時間達到歷史低點的部分原因。問題在於，空氣經過 F1 賽車的車身後會發生什麼變化——它變成了大量擾亂空氣的尾流。在湍流空氣中運行的機翼幾乎不會像在清潔空氣中運行的機翼那樣有效，這意味著一輛車很難緊跟另一輛車以嘗試超車 - 這是 F1 粉絲告訴他們想要的運動多看幾眼。 “當 [2021] 汽車駛入時，比方說落後一秒，它失去了大約 25% 的下壓力，”斯梅德利說。 “當它移動到大約半秒時——一個接近的距離並到達他們可以開始讓這個輪對輪交互的點——在那個時候，它失去了 40% 的下壓力。所以損失是巨大的。” F1 賽車的性能一直是空氣動力學性能、輪胎抓地力和發動機功率的混合體，但在我熱愛這項運動的 25 多年裡，空氣動力學一直是這三個要素中最重要的。 “我們從來沒有真正考慮過尾流效應的重要性——氣流從車上吹到後面的車上——我們只是接受了這就是一級方程式賽車中發生的事情，”斯梅德利告訴我。也就是說，直到現在。 （或者準確地說是明年。）他們是如何解決這個問題的？近年來，F1 車隊在服務器場上進行了大量投資，因為這項運動打擊了不受限制的風洞測試（它反复嘗試控製成本之一，現在通過成本上限可以更有效地完成這項工作）。但是這個決定來自團隊——這項運動本身沒有那種可以依賴的內部資源。相反，它轉向了亞馬遜。 “通過與 AWS 合作，我們基本上能夠使用計算流體動力學 (CFD) 模擬重新設計一級方程式賽車。重要的是我們用後面的賽車設計賽車，”Smedley 解釋說。設計兩輛車的模擬比單輛車的模擬複雜得多，事實上，如果每個團隊都試圖自己做，這個過程會非常緩慢。 “這些團隊受到所謂的空氣動力學測試限制的限制，這是技術法規的一部分，因此他們被允許運行一定數量的計算能力，當他們進行 CFD 時，這相當於大約 190 個計算能力核心模擬，”斯梅德利說。使用 EC2 為 Smedley 的團隊提供了很大的靈活性和更多的計算能力，因為所有 10 個團隊可以聚集在一起。 “我們開始時大約有 1,100 個核心，然後我們達到了大約 2,500 個核心。有一次，我們的核心數超過了 7,000 個，這簡直令人震驚，”他說。這意味著他的團隊可以快速解決問題。與使用團隊的 CFD 基礎設施需要四天時間相比，Smedley 的團隊能夠在大約六小時內運行兩輛車的模擬。 “這意味著以敏捷的方式開發新車，這確實改變了遊戲規則，”他補充道。 “我們知道汽車的有效概念是什麼，但我們可以用科學的方式證明這一點。” 2022 年 F1 賽車將如何產生下壓力 如您在照片中所見，2022 年賽車的設計比目前正在比賽的賽車要乾淨得多。在這里和那裡萌芽的空氣動力學附件要少得多（因為明年的技術法規不允許這樣做）。有一個不太複雜的前翼，控制裝置可以減輕從前輪流出的一些湍流空氣，還有一個成形的地板，通過地面效應產生大部分汽車下壓力，這是 F1 在 1980 年代初看到的。重定向來自 F1 的擾亂空氣的尾流似乎是一個重要的變化。 “由於汽車頂部和底部的壓差變化，你會得到非常非常強烈的上洗效果，”斯梅德利說。 “所以尾流實際上是上升而不是沖洗，並在汽車後面創造了這個巨大的真正湍流、非牛頓流動的空隙。”抱歉，機翼暫時保留 我問 Smedley F1 是否考慮過任何激進的事情，比如完全放棄機翼以支持機械抓地力。許多車迷相信這種調整會帶來更好的比賽。畢竟，就公路車相關性而言，減少阻力比在三位數速度下增加下壓力更重要，標致甚至為其下一款混合動力勒芒賽車 9X8 選擇了無翼設計。 “如果你放棄它——一個空氣動力學公式——你將很難恢復這種性能，最終單圈時間可能會明顯變慢，而且這些不會是地球上最快的賽車。所以我認為重要的是我們並沒有放棄這一點，但我也認為重要的是我們對效率有很好的關注，”斯梅德利回答道。 “我們通過駕駛艙周圍的家具降低了產生大量下壓力的能力——因此也降低了很多阻力；你會在所有 [當前] 汽車上看到這些非常複雜的擋板、轉向葉片和渦流產生解決方案。 ”因此，明年賽車的升阻比將比目前的賽車高得多（根據 Smedley 的說法，後者介於 7:1 和 9:1 之間）。
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