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f-duct

鎖定
f-duct首先出現於2010年麥克拉倫的MP4-25的賽車上,後來在索伯和法拉利上也出現了,但是設計沒有麥克拉倫的成熟。現在,其他車隊也在加緊設計這個裝置。
中文名
f-duct
類    型
尾翼裝置
出現時間
2010年
出現賽車
麥克拉倫MP4-25
作    用
提升賽車的極速
工作原理
尾翼失速

f-duct工作原理

對於一部F1賽車而言,尾翼能夠貢獻全車約1/3的下壓力。但高速狀態下尾翼產生的阻力也是相當驚人的。任何能夠降低尾翼阻力的方法都能直接提升賽車的極速。具體到一種非線性方式為:較低速度下依靠高下壓力/阻力設定提升加速能力,縮短賽車達到極速的時間,然後在進入直道不再需要下壓力的某個速度下表現為較小的阻力,如此一來在單圈速度上便會取得立竿見影的效果。
MP4-25 F-DUCT MP4-25 F-DUCT
流經翼片表面的氣流會表現出減速以及從翼片上分離的趨勢。尤以翼片下方為甚,相比翼片表面此處氣壓更低。在氣流被徹底打散四散開來發生失速前,氣流分離會增加翼片阻力,降低空氣動力學效率。當尾翼失速時,翼片在阻力大幅降低的同時也將失去大部分的下壓力。
翼片迎角越大,發生氣流分離的可能性就越大。為了減少這種情況空氣動力學家需要提高流經翼片下表面的氣流流速,為此他們將翼片一分為二,這樣兩塊翼片之間會出現一條縫隙。翼片上方的高壓氣流從此縫隙穿過,加速翼片下方的氣流。這種縫隙的數量越多,翼片迎角就能調得越大。
90年代F1賽車尾翼在翼片數目上沒有限制。隨後FIA開始考慮降低尾翼製造下壓力的潛力,於是他們決定降低翼片數量(規則將此處定義為“封閉區域”),最初的限制為4片,然後是3片,現在降至兩片。現代F1的尾翼由主翼(相對靠前的下層翼板)和副翼(相對靠後的上層翼板)兩塊翼板組成。如此一來尾翼只有一條縫隙,能夠增加翼片下方氣流流速的位置亦只此一處。但規則總會存在盲區——翼片中央15cm的一小塊區域不在限制之列,幾年前開始就有車隊在此區域增加開槽。開槽在翼片前後方的尺寸相同,因此在規則框架內不存在違規嫌疑,這種尾翼格式被大多數F1車隊所採用。

f-duct歷史背景

F10 F-DUCT F10 F-DUCT
BMW Sauber和McLaren的尾翼在主翼上使用了較窄的15cm開口,但其內部通道向後寬度逐漸增大,直至與尾翼整體寬度相同(仍在主翼之內)。這道開槽能夠在90°內向後方輸送氣流,方向基本與正常流過翼片的氣流平行。當然這種設計也是合法的,因為只有主翼中央截面的形狀為“開放區域”,而兩側的外圍部分的“U”型截面仍然可被解釋為“封閉區域”。應用這種設計後整塊翼片的迎角可以增大,而不僅僅是翼片中央的15cm區域。Williams也跟隨潮流採用了這種尾翼設計。
當然也曾有車隊試圖通過製造翼片失速(減小阻力)的方式提升極速。高速下通過可變形翼片的移動縮小主副翼之間的縫隙,使翼片失速。FIA方面則通過尾翼負荷測試以及引入分隔片來防止某些車隊利用灰色地帶獲得額外的性能優勢。如今FIA要求F1賽車的尾翼強制安裝分隔片,這是一塊安裝於主副翼板間的垂直端板,意在防止高速下彈性翼板發生相對移動。

f-duct出現原因

Red Bull RB2的尾翼分隔片;2006年BMW Sauber車隊涉嫌在尾翼使用可移動翼板,照片顯示,高速狀態下主副兩塊翼板會變形合攏,減小其間縫隙的大小,造成尾翼失速,獲得額外的極速優勢;為此FIA要求各車隊強制安裝尾翼分隔片,杜絕此類事件的發生。
McLaren MP4-25尾翼上層端板(副翼)開槽的出風口寬度已經接近尾翼整體寬度,F-duct系統由鯊魚鰭輸送過來的氣流將從此處溢出,在必要時製造尾翼失速。
2010年McLaren使用了一個在上層副翼上開槽的方案,通過鯊魚鰭和車手頭部上方的入風口向後輸送氣流(原作者在此的猜測與後文不同,詳見後文),如果其他車隊對
RB6 F-DUCT RB6 F-DUCT
其合法性的質疑屬實的話,那麼McLaren一定是在通過這個開槽製造尾翼失速。
2010年冬季測試中McLaren曾使用空氣動力學測量工具對賽車側箱前方及尾翼位置的氣流進行精確測量,評估F-duct系統的實際效果
以下幾種方式均可實現這個目標:一種方法可以使用穿過開槽的氣流迎面衝擊翼片下方的氣流,如果角度合適的話,這一小股氣流就足以干擾到翼片下方正常流過氣流,造成尾翼失速;另一種方法也許是利用這道開槽在低速時吹氣,為尾翼提供更乾淨的氣流,而高速時阻礙試圖穿過開槽的大股氣流,開槽就不會繼續吹氣,尾翼便會發生失速。
車隊肯定還會對上述方法進行優化調整,確保在時速低於直道極速時不會產生任何效果,此時尾翼將提供正常的下壓力數值,直至接近極速時穿過開槽的氣流會干擾到尾翼下方的氣流,使尾翼失速。現在令人感興趣的問題在於流言中McLaren由車手控制的F-duct究竟功效幾何。