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路特斯79——F1中的地面效應(yīng)奇跡

2019-06-26 00:27:34·  來源：AutoAero  作者：弓宏宇  
　
四十多年前，馬里奧安德雷蒂（Mario Andretti）奪得了1978年世界一級方程式錦標(biāo)賽的總冠軍，同時(shí)他駕駛的這款路特斯79賽車也成了F1中地面效應(yīng)技術(shù)的代表。在20世
四十多年前，馬里奧·安德雷蒂（Mario Andretti）奪得了1978年世界一級方程式錦標(biāo)賽的總冠軍，同時(shí)他駕駛的這款路特斯79賽車也成了F1中地面效應(yīng)技術(shù)的代表。

在20世紀(jì)60年代的Can-Am跑車系列中首次提出利用賽車底部產(chǎn)生負(fù)壓從而將賽車吸向賽道的想法。但這些車的車身比較寬大并且車輪是被封閉的。這看起來并不適合在開放式單座賽車上進(jìn)行應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)這一突破的賽車是1977年的路特斯78，它將F1帶入了地面效應(yīng)的時(shí)代。78賽車的繼承者——路特斯79成為第一款贏得世界冠軍的地面效應(yīng)車。


78的車身比例（如下圖所示）與同時(shí)代的其他車的比例非常不同，并且空氣動(dòng)力學(xué)的工作方式也完全不同。中間部分異常狹窄，側(cè)箱占據(jù)了車寬的一大部分。在側(cè)箱的底邊安裝了側(cè)裙——最初是刷子，后來是實(shí)心尼龍。這些側(cè)裙在車身底部和道路之間進(jìn)行了密封，這對于在賽車底部產(chǎn)生負(fù)壓起到了關(guān)鍵性的作用。這種負(fù)壓是由側(cè)箱的內(nèi)部通道產(chǎn)生的。側(cè)箱在前部有一個(gè)開口，靠近前懸架的后面，明顯是為了給放置在那里的散熱器散熱。由于側(cè)箱內(nèi)的散熱器的布置和角度以及副油箱也位于側(cè)箱內(nèi)，這使得內(nèi)部文丘里通道的形狀設(shè)計(jì)變得至關(guān)重要?？諝庠诹鹘?jīng)通道時(shí)，截面是變化的，由一個(gè)狹窄的入口通向中央的“喉部”，然后在后輪和懸架前方的側(cè)箱出口處進(jìn)一步突然膨脹形成擴(kuò)散器。


氣流遵循伯努利原理，隨著速度的增加壓力降低 - 文丘里通道使得氣流加速，從而降低壓力。減小入口與路面的距離可以放大地面效應(yīng)的效果。由于側(cè)裙的存在，阻止了底部氣流從側(cè)面流出，使得氣流被更有效地加速，產(chǎn)生了更大的吸力。這種負(fù)壓施加在整個(gè)底面寬度上。底面下的低壓與上部自由氣流的高壓之間的差值使得賽車被有效地吸向地面。此外，這種下壓力幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何阻力，不像車身上的負(fù)升力翼那樣。

在60年代后期，工程師Peter Wright和Tony Rudd在BRM團(tuán)隊(duì)的時(shí)候曾在風(fēng)洞中研究過這個(gè)概念，但是那個(gè)模型沒有側(cè)裙，最終研究被放棄了。到了70年代中期，他們在路特斯車隊(duì)工作，當(dāng)車隊(duì)老板查普曼為他們分配了重新考慮F1賽車基本布局的任務(wù)時(shí)，他們回憶起他們的BRM實(shí)驗(yàn)并前往風(fēng)洞進(jìn)一步研究。沒有側(cè)裙的初步實(shí)驗(yàn)顯示出一些希望，但是當(dāng)裝上側(cè)裙時(shí)，模型在將風(fēng)洞的移動(dòng)帶向上拉 ，這時(shí)他們意識到他們解決了在開放式單座賽車應(yīng)用地面效應(yīng)的難題。圍繞這個(gè)概念，這輛車由Ralph Bellamy和Tony Southgate設(shè)計(jì)，并在1976年中期與安德雷蒂秘密地完成了測試。它在1977賽季的首場比賽中亮相阿根廷，安德雷蒂則在三場比賽后的長灘站首次取得了勝利。


底面產(chǎn)生的下壓力是負(fù)壓與其施加的面積的乘積。因此，這輛車在規(guī)則允許的條件下?lián)碛凶畲蟮膶挾?，它的軸距也比傳統(tǒng)的軸距長，以便獲得最大的底面面積。最初，緊密壓縮的尼龍刷被用作側(cè)裙，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為固定的側(cè)裙沒辦法適應(yīng)賽道中的顛簸和車輛姿態(tài)的變化?？梢苿?dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)裝置被禁止。這些刷子顯然密封性不太好，允許空氣逸出。但當(dāng)有人指出布拉漢姆和邁凱輪幾年前都使用過橡膠裙子時(shí)（是出于將空氣從底面下轉(zhuǎn)移出去的完全不同的目的），他們最后還是決定在比賽中使用實(shí)心尼龍作為側(cè)裙。即使在顛簸的情況下，甚至在汽車傾斜和翻滾時(shí)，都能使底面與賽道保持密封，這是通過彈簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。為了防止過度磨損，裙邊的底部有堅(jiān)韌的鐵氟龍條。這些后來被更堅(jiān)韌的陶瓷所取代。


在幾場比賽之后賽車的全部潛力才發(fā)揮出來。最初它與最強(qiáng)的傳統(tǒng)賽車相比沒有更多的競爭力。文丘里通道的形狀是固定的，它使風(fēng)壓中心比理想的更向前，需要更大的后翼來平衡汽車，這意味著會(huì)產(chǎn)生高阻力，所以在直道上很慢。但是過彎時(shí)，安德雷蒂和隊(duì)友岡納爾尼爾森在比賽中相比于競爭對手具有大約15％的下壓力優(yōu)勢。

在佐爾德，第5比賽中，安德雷蒂以1.5秒的優(yōu)勢擊敗約翰沃森奪得了桿位，而F1世界也終于意識到了78的與眾不同。但最終由于引擎的不可靠性沒能取得那一年的世界冠軍，最終由駕駛著非地面效應(yīng)的法拉利賽車的尼基·勞達(dá)奪冠。


在接下來的一年中，78的缺陷通過一個(gè)新的設(shè)計(jì)，路特斯79（見上圖）進(jìn)行了修正，在賽季初期雖然仍使用了老款的78賽車，但依然表現(xiàn)出了絕對的優(yōu)勢，安德雷蒂和彼得森各贏得一場比賽。憑借這些勝利以及后來的79型車型，安德雷蒂和彼得森分別獲得1978年賽季的冠亞軍。

路特斯78引發(fā)了一場革命，這種設(shè)計(jì)概念將帶來越來越大的收益，因?yàn)槎嗄陙磉@一原則得到了更充分的利用，直到最終它被1983年的法規(guī)禁止。隨后，各車隊(duì)找到了即使沒有文丘里通道以及側(cè)裙也能產(chǎn)生地面效應(yīng)的方法，但是路特斯78和79的意義依然重大。
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