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标题: 在F1赛车中，什么是康达效应排气？ [打印本页]

作者: 李倩 时间: 2013-9-12 13:51
标题: 在F1赛车中，什么是康达效应排气？

作者: 陈西 时间: 2013-9-12 14:00
就是利用康达效应制造的废气排气系统。下面简单介绍一下不同车队的设计。1、红牛红牛在2012年的总体设计思路没有变，这点从车尾就能看出来，依然是倾斜的底盘搭配“垫高”的扩散器（详细情况请查阅上一期的分析），所以红牛依然需要把废气引到扩散器来解决这种设计引发的一系列问题，所以对于红牛来说，确保废气能够拥有最高的传输效率是解决问题的最关键因素，而且要不惜一切代价。红牛在发布会上RB8采用了符合规则的传统排气管，当然，这是蒙人的。随后的冬测中，他们推出了完全不同的升级方案（图1）。[img][/img]在红牛冬测的设计方案中，排气管被隔热材料包裹，而且在排气口之后的位置全部覆盖了隔热材料，这也就意味着废气一旦从排气口吹出就被工程师通过运用康达效应而紧紧地依附在车体表面，直到到达指定位置。这种设计废气的传输效率高，然而也有缺陷，那就是这种布局不利于可乐瓶区域气流的流动（针对这种情况，纽维在侧箱底部安装了进气口，引导气流通过，这也是后来双底板的雏形），此外由于废气气流的路径很长，且炙热的废气具有较大的黏滞系数，因此这种排气在工作时带来的阻力也是十分可观的。我们都知道，RB8和现在的RB9在极速上一直落后于对手，这一方面与工程师更改调校设定增加负升力有一定的关系，另一方面就是受这种排气的影响，而且这种“低尾速”是在赛车设计时就已经决定了的，换言之，如果红牛不更改排气的模式，那么尾速的劣势就会一直延续下去，除非采取其他手段来进行缓解，比如DDRS。但是有一点是肯定的，既然你选择了在弯道中积累优势，那么就必须在极速上付出代价（图2）。[img][/img]这可以为一种极端的路线，甚至是一种冒险。[img][/img][img][/img]红牛在澳洲站使用的改良排气（图3、4）但是这一次红牛遇到了麻烦，那就是RB8的初始版排气效果并不理想，废气虽然能够到达扩散器，但是这次废气几乎是从扩散器的上表面吹出去的，这对于RB7利用废气填补扩散器底部的松散空间的理念几乎无法带来多大帮助，使得纽维预想的效果难以实现。（当然这是针对红牛自身说的，只是纽维的设计没有达到自己的预定目标）简单说，就是一句话：如果你无法最大限度地发挥你的优势，那你拿什么去抵消自己的劣势呢？于是，在赛季的前两站红牛没能延续去年的强势，在竞争力上暂时逊于强势回归的迈凯伦。这使得红牛的设计师一度质疑过自己的排气方案，瓦特尔还曾在上海站使用过发布会版本的传统排气。这其实是整个赛季最危险的时期，红牛团队对于自己的设计表现出了不自信，此时是孤注一掷，铤而走险还是借鉴他人，另辟蹊径？越是这种左右为难的关键时刻，越需要一位敢作敢为的领导者带领技术团队走出困境，恰巧，红牛不缺这样的领袖，纽维对自己以及对手的排气方案经过再三评估，做出决定，坚持原有设计思路，因为跟随对手不仅会陷于被动，而且还可能慢慢丧失自己独有的技术优势。因此纽维选择顺着自己的思路走下去，而对于目前排气管工作不理想的现状，纽维只有一个字——改！在2012赛季中，红牛为其排气管进行了N次升级，而且在赛季末段，红牛的排气几乎一站一改，印度、阿布扎比、美国，三个分站，三个版本的排气，可以说，瓦特尔能获得第三个世界冠军，不仅是因为他的拼搏，更有纽维的执著和红牛技术团队夜以继日的付出和支持。在红牛的这N次升级中，欧洲站（瓦伦西亚）的升级最为有效也最为重要。它是红牛后期研发的基础，同时又带来了新的理念——双层底板。这套的新的排气是基于之前的旧版送气效率低的缺点所做出的改进，原理很简单：不是废气吹得位置有点高吗？那我就先把能用的气流都送到扩散器去，先让这些气流发挥作用弥补下暂时的损失，然后再逐步修改侧箱，最终让废气吹到底盘上。针对这个思路，纽维开始落实。其实之前我们提到过纽维已经在RB8的侧箱底部开了引导气流的开口，但是这次纽维的改革更加激进。之前每个侧箱底部只有一个开口，但是现在每个侧箱的底部都有两个并排的开口，而且每个开口都对应着一条气流隧道。纽维通过这些气流遂道，将侧箱底部的气流送到扩散器中央区域，从点火马达的探入口吹出，这样就增加了扩散器的进气量，改善旧版设计的诸多不足，由于这些复杂的气流隧道覆盖了原来的底盘，因此被戏称为“双层底板”。落实这套新的系统需要在车身结构上进行大量的改进，在这种思路下，变速箱等组件需要安装在气流遂道上，而不是直接安装在底盘上（图5）。[img][/img]红牛在瓦伦西亚的排气升级对于之后的分站赛具有指导意义，纽维在这套上开始进行进一步的改进，改进的方向极为明确：尽可能地减少气流的散失，尽可能让废气从更低的位置吹出。因此，在RB8之后的升级中，排气的变化趋势为：排气管末端的沟槽不断加深，沟槽的外侧被不断垫高，而侧箱末端被处理得越发低深。[img][/img]红牛在阿布扎比使用的排气，可以看见此时侧箱末端已经有了相当大的下洗坡度（图6）[img][/img]从这张图可以看到，排气沟槽的外侧被刻意地垫高，防止气流外溢（图7）2、迈凯伦迈凯伦在上个赛季的“扇子”流产之后，终于在2012年的新规则下取得了巨大的成功（图8）。[img][/img]MP4－27的“立交桥”式康达排气布局是围场内公认的最成功同时也是最主流的设计，这种布局直到本赛季仍然被广泛使用。这种“立交桥”结构最突出的一个特点就是，带有沟槽的排气管部分从侧箱向外凸出形成一个肿块，而在肿块的底部，侧箱依然呈现传统的收缩形状，气流可以沿着这部分侧箱内壁完成在可乐瓶区域的汇聚，进而向后传送，而废气则在长长的沟槽内流动，直到肿块的末端才利用康达效应顺着肿块边缘的曲率最终降落到底盘上，最终从扩散器的边缘送出，肿块的作用在于，它给废气和由侧箱前部吹来的气流提供了各自的流动空间，使得这两股气流能够在互不干扰的条件下流动到不贩区域发挥不同的作用，类似于生活中起枢纽作用的“立交桥”，“立交桥”结构也由此得名（图9）。[img][/img]迈凯伦的“立交桥”与红牛的“双底板”在工作目的上几乎是相同的，但是两套装置还是有着很大的区别。首先，红牛“双底板”的气流隧道是完全封闭的，而“立交桥”结构肿块下方的区域则是开放的，当气流通过时，会形成“半裸露”的气流通道。其次，红牛的排气装置在工作过程中废气并未发生与车体的分离，但立交桥工作时废气在与肿块分离后是自行下洗到底盘上的。最后，除了肿块部分，迈凯伦的侧箱依然是传统的气动布局，气流在流动过程中并不会阻碍，但红牛的双底板布局则不利于瓶区域气流的流动。对于这两套工作目标相似但处理方法不同的排气布局，它们的特点分别为：红牛的双底板气流传输效率高，但工作时伴随的阻力大，迈凯伦立交桥传输效率略低，但工作时不会伴随巨大的阻力，这种差异是两队在设计思路上的差异造成的，但是毫无疑问，它们都是成功的系统。3.法拉利刚才介绍了新规则下的两种成功设计，现在我们要来分析一种“反面教科书”般的失败设计——法拉利F2012装配的初始版排气管（图10）。[img][/img]这套排气最显著的特点就是“acer管道”，F2012的排气管被管道形的整流罩所包裹，废气在从排气管吹出后在整流罩内被加工和整理，最张吹到指定的工作区域（法拉利当初的构想是让这股气流发挥双层扩散器的功效）。这在理念上还是值得肯定的，最起码和法拉利多年的保守比起来还是令人眼前一亮，但是在细节的处理上差的就太多了。红牛和迈凯伦的优势在于，它们都能精准地把控废气的走向，而法拉利不能，“acer管”的敏感程度太高。由于法拉利很快就否定了这套设计，因此我们针对这套排气没有太多的资料，不过有一点是肯定的：废气在脱离了排气管和整流罩之后流向一直难以把控，可能连法拉利自己的工程师都不知道废气到底吹响了哪里，特别是在弯道中，这种排气几乎不能为车尾带来任何效益。也许这套系统只有在直道上才能像工程师样预想地工作，但不要忘了直道上恰恰是不需要负升力的。很明显，法拉利的acer管道成为了累赘，影响了赛车的正常表现。法拉利在西班牙（更准确地说应该是再穆杰罗测试）给F2012装上了过渡的传统排气管，没有太多考虑，只希望那套失败的设计能少惹一些麻烦。[img][/img]但是“acer管”还是做了贡献的，至少在理念上揭示了创新（图11），此外这种结构也给日后的升级带来了便利。法拉利的工程师在acer管的基础上稍作改动，就把它变成了类似迈凯轮的立交桥。这种新的排气确保了F2012在风洞坏掉之前的一段时间中曾拥有不容忽视的竞争力。[img][/img][img][/img]法拉利在安装了迈凯轮的立交桥后竞争力陡增，一个重要原因就是废气和成侧箱底部的气流可以互不干扰发挥作用（图12、13）

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