一级方程式赛车如何产生下压力?
一级方程式赛车通过三种主要系统产生下压力:前翼和后翼、底盘和扩散器,以及特定形状的车身。2022-2025款赛车在大约150公里/小时的速度下产生的下压力与它们自身的重量相等,而在最大速度下则是其质量的三到四倍,尽管2026代赛车的峰值下压力减少了大约30%,但在比赛速度下空气动力学力仍然达到赛车重量的几倍。2026年的法规首次在F1历史上引入了主动空气动力学,用一种系统替代了DRS,在这个系统中前翼和后翼的元素可以在高下压力的Z模式和低阻力的X模式之间旋转。无论司机与其他赛车的相对位置如何,每位司机都可以使用该系统。国际汽联设计的2026年空气动力学规则旨在将总体下压力降低约30%,阻力降低大约55%,相比于2022-2025款赛车,同时使后续赛车在后方20米时的下压力保持率提升到约90%,而在之前的法规周期结束时约为70%。一级方程式赛车通过使用空气动力学表面在高速下方、下方和周围形成压力差来产生下压力。前翼和后翼作为倒置气动翼工作,在上方产生低压力,在下方产生高压力,从而将赛车推向赛道。底盘和扩散器利用汽车下方的地面加速气流,并产生吸力效果,而车上的每个其他表面,从侧裙到刹车道,都经过形状设计,以有助于总空气动力负荷。根据梅赛德斯AMG F1的技术文件,2022-2025代赛车在约150公里/小时的速度下产生的下压力与汽车自重相等,最高速度时达到汽车质量的三到四倍。2026款赛车的峰值下压力比前一代减少了大约30%,尽管所涉及的力量在比赛速度下仍是汽车重量的几倍。 自2026年以来,F1赛车产生这种力量的方式发生了显著变化。国际汽联首次引入了主动空气动力学,允许前翼和后翼在一圈比赛中在两种配置之间物理移动。定义2022-2025年地效时代的文丘里隧道被取消,取而代之的是更平坦的底盘。而且,赛车的整体体积减小和重量减轻,从800公斤降至768公斤的最低重量,短轴距和整体宽度变窄。结果是,赛车产生的峰值下压力比前辈小,但更高效地利用了这种下压力,使其在过弯时能更紧密地跟随另一辆赛车,而不会因湍流空气而失去牵引力。下压力背后的物理学 下压力基于与使飞机保持在空中一样的空气动力学原理,但正好相反。飞机机翼的形状设计使得空气在上面表面流动的速度快于下面。因此,机翼上方的压力较低,从而产生向上的力。F1赛车的机翼则是倒置的:弯曲的表面朝下,这意味着空气在机翼元素下方加速,而在其上方流动速度较慢。由此产生的压力差将赛车向赛道下方推,而不是向空中推。任何空气动力表面产生的力量随着车速的平方而增加。速度翻倍时,下压力将增加四倍,这就是为什么在高速度下空气动力抓地力主导,而在低速度下轮胎和悬挂的机械抓地力更具影响力。这个关系也解释了为什么空气动力设置选项在像银石、斯帕-弗朗科尔尚和铃鹿这样的快速赛道上产生最大的影响,在这些赛道上赛车会在250公里/小时以上的速度下行驶很长时间。在摩纳哥等较慢的街道赛道上,空气动力对抓地力的贡献相对较小,但车队仍然会采用最大下压力配置,因为每一点额外的抓地力都会转化为更快的过弯速度。 下压力的权衡是阻力。每一个将车向下推的表面也会产生空气阻力,从而在直道上减慢它。F1工程师们花费他们的职业生涯试图以最小的阻力惩罚产生尽可能多的下压力,这一比例被称为空气动力效率。2026年法规在这个平衡上发生了显著变化。与2022-2025年车型相比,总下压力降低了大约30%,但阻力减少了大约55%,这意味着新一代赛车在空气动力学效率上显著优于之前的任何一代。阻力的减少,加上主动空气动力系统,使车队在过弯时能够以更高的下压力水平行驶,而在直道上不需要付出那么高的代价。前翼和主动空气动力学 前翼是迎接来气的第一个空气动力元件,其工作不仅仅在于为赛车的前部产生下压力。前翼的形状和引导气流的功能……
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