红牛RB18与梅赛德斯W13的侧厢设计比较，谁更胜一筹？

风洞测试和CFD技术在一级方程式赛车车身设计中发挥着重要作用，而赛车的设计哲学更是决定车身设计的关键。2022年的技术规则变化让所有车队都站在了同一起跑线上。在赛车的众多部件中，侧厢设计对赛车性能有着不可忽视的影响。本文将通过比较梅赛德斯W13和红牛RB18的侧厢设计，探讨不同设计带来的优势。从侧视图可以看出，红牛RB18采用了夸张的下切设计，而梅赛德斯W13则没有明显的下切。新规下，文丘里底板成为赛车下压力的主要来源。梅赛德斯底板面积较小，前缘位置更靠后，远离前胎尾流。而红牛的底板前缘则在底板内部，形成涡流的位置也有所不同。底板入口前缘的高度和宽度对气流流量至关重要，但对气流一致性和裙栅分配气流的影响有限。红牛的侧厢下切设计有助于改变气流方向，满足车身后部需求。而梅赛德斯的侧厢设计则忽略了散热器入口对气流的影响，可能导致气流堵塞和外溢。红牛侧厢的上轮廓能够引导后胎周围的气流，保持尾部气流的一致性。而梅赛德斯的侧厢设计则通过倾斜底板上方，将气流引入可乐瓶区域，对底板下表面气流产生影响。赛车的整体气动性能是由所有空力套件共同作用的结果。梅赛德斯应该关注散热器入口位置，以减少散热器溢出气流被吸入底板下方。此外，侧厢前部的设计也应有助于密封底板边缘涡流。赛车的离地间隙对性能至关重要。后悬挂每降低一毫米，圈速可提高0.1秒。但过低的离地间隙可能引发海豚跳现象。梅赛德斯底板边缘设计在车速提高时无法排出底板下方多余的气流，导致下压力逐渐增加，直至触发海豚跳。留给梅赛德斯的时间不多了，他们必须在西班牙站之前解决这个问题，否则将影响本赛季剩余场次以及2023赛季。让我们拭目以待，看看梅赛德斯将如何走出目前的困局。通过对比梅赛德斯W13和红牛RB18的侧厢设计，我们可以看到不同设计理念对赛车性能的影响。新规下，文丘里底板成为下压力的主要来源，而侧厢设计则在气流管理和散热器入口等方面发挥着重要作用。红牛的下切设计有助于改变气流方向，满足车身后部需求，而梅赛德斯则需要关注散热器入口对气流的影响。此外，赛车的离地间隙和底板边缘设计也对性能产生重要影响。梅赛德斯需要在西班牙站之前解决这些问题，以避免影响本赛季和未来赛季的表现。

风洞测试和计算机仿真设计CFD技术被投入到为一级方程式赛车车身表面设计，以确定最佳几何形状，这一切都始于空气动力学概念。赛车的设计哲学是决定车身设计的决定性因素，它决定了你从哪里开始，并在哪里结束，所以早期的车身验证对最终结果至关重要，进而对赛车的性能至关重要。

2022版全新的技术规则使得所有车队都没有过往的经验作为参考，这意味着所有车队都是从零开始。赛车的最终性能是其所有部件共同作用下的体现，没有一个组成部分或领域是最重要的，但有些组件或领域确实占据了优先地位，因为它们提供了最大的潜在回报。本期内容我们将重点研究不同的侧厢设计能给赛车带来哪些优势，作为比较，我们将从梅赛德斯和红牛的侧厢比较来展开我们今天的话题。

从两个侧视图可以看出，我们已经通过侧厢的下切区域创建了一个区域。而在W13身上很难找到真正的下切设计，相反，在RB18身上我们看到了如此夸张的下切设计。

首先，新规下，文丘里底板提供了赛车绝大部分的下压力，那么为什么梅赛德斯底板的面积要比红牛小很多呢？从梅赛德斯的文丘里底板入口处的裙栅前缘可以看到，它在位置上与红牛相比，底板的前缘更向后，这确实使它远离了前胎尾流，但这不像过去试图最大限度地扩大破风板时那么重要。我们还可以看到梅赛德斯裙栅的前缘都暴露在底板之外，而红牛是在底板之内，这使得W13的裙栅在切割气流而形成的涡流是在底板入口之前就形成了，而红牛的涡流是在底板下方才形成。

另外，如图中紫色箭头所示，底板入口前缘的高度和宽度对于赛车下方的气流流量至关重要，但它对气流的一致性以及裙栅如何分配气流并不重要。如棕色箭头所指，其中一些气流将向外翻转，以帮助产生涡流，更好地密封底板的两侧，以防止气流外溢；其中还有一些气流将被扩散器拉到底板的中心区域下方，提高其气流速度，进而在赛车尾部下产生下压力。

其余的都是关于管理该气流分离的问题。气流不是固体，它会压缩或膨胀。如果您试图压缩太多，它只会找到最快的路线分离，如果您试图使它膨胀，它会从您要求它遵循的表面上分离出来。如果这种情况发生在风洞里，那么当你驶上赛道时，所有的问题只会更糟。因为在风洞里，所有的数据是在模型处于稳态时收集的，赛车的离地间隙不会产生较大的变化，而赛道表面从未像风洞那样平坦。

正如绿色箭头显示的那样，红牛车身的上层面积比梅赛德斯宽得多，红牛有一个上部来帮助控制气流的分离，这就是我们所说的侧厢下切。由于气流在下表面和上表面上产生的力会相互抵消，这意味着您可以使用这种风格的侧厢设计来改变气流的方向，以满足车身后部的需求。而梅赛德斯不仅面积较小，且没有下切，在该气流流动区域的中间还有散热器入口。

这正是梅赛德斯侧厢设计忽略的重要一点。要知道，在任何赛车上，进入散热器的气流流量都会随着速度而变化，随着速度的提高，散热器总会到达无法承受如此之多气流摄入的临界点，因此散热器将出现气流堵塞，而多余的气流将从进气口入口的前缘外溢，而这些溢出的气流将被拉向压力最低的边缘，毫无疑问，压力最低的区域便是文丘里底板的入口。可以说，在底板下高速流动的额外气流将减少底板下中央部分的气流停滞和产生海豚跳的可能性。但它缺乏一致性，很难针对所有条件和不同的冷却要求进行优化。例如，改变散热出口以提高或降低冷却水平，而底板的性能将随着这种变化而变化。

同样，如黄色箭头所指，我们可以看到红牛赛车侧厢的上轮廓如何引导后胎周围的气流。将这些气量将与后胎所形成的尾流合二为一，将有助于保持尾部气流的一致性。由于后胎后方有一个低压区域，侧厢上方的气流将被吸入该区域，可以对后胎产生的阻力起到一定的抵消作用。梅赛德斯的做法也如出一辙，但方式上所有不同，通过让侧厢在底板上方向上倾斜，这样的设计允许气流简单地被引入可乐瓶区域。这意味着它没有对底板上表面的气流产生影响，而这反过来又会影响底板下方的气流。

如前所述，构成赛车的整体气动性能是由所有的空力套件共同作用的结果，然而，后视镜下方的整流翼本身将产生升力，因此使用该组件生成的涡流来帮助底板达到更好的效果似乎有点牵强。是的，他们会产生气流下洗，但由于后面没有侧厢，下洗气流会简单地被引入可乐瓶区域。

梅赛德斯应该关注的主要区域是红色箭头所指的散热口进气部位。多年来，F1赛车的散热器入口位置都通过侧厢的下切设计从底板的前缘分离出来，以减少散热器溢出气流被吸入底板下方。对于地面效应赛车来说，赛车下方的压力应该比过去低得多。

其次，从底板外边缘的中间地带到后胎前缘的红色箭头所指的气流流向也值得商榷。如果侧厢的前部没有能力将外洗气流产生有助于密封底板边缘涡流的水平，那么您必须以其他方式实现这一点。

再者，赛车的离地间隙也对性能至关重要。后悬挂每降低一毫米可以产生0.1秒的圈速提高。但问题是，再多一毫米可能会引发海豚跳，所以很难从底板下方得到最好的效果，而梅赛德斯底板边缘设计不会随着车速的提高而排出底板下方多余的气流，这样下压力就会逐渐增加，直到底板被压缩至触发海豚跳现象的临界点。

当底板下方气流失速时，会产生海豚跳。对这一现象，所有赛车都无一幸免，包括红牛赛车，而不同的赛车对于发生海豚跳现象时的车速却有很大的不同，而车队所能做到的是尽可能提高赛车触发海豚跳时的速度，这就要求赛车尾部的阻力随着车速提高时而变得更加平缓，这样你就可以在较低的速度下运行更低的离地间隙，为中速弯内产生更多的下压力。

看看梅赛德斯走哪个方向才能走出目前的困局会很有趣，其中一些可能可以通过调整悬挂阻尼和离地间隙来控制，但通常是以损失下压力尾代价，尤其是在大直道末端刹车点的控制将变得异常困难。

最后，小编想说，留给梅赛德斯的时间不多了，他们必须在西班牙站之前解决这个问题，否则不光会影响本赛季剩余的场次，还会影响2023赛季，甚至更久。

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