F1侧箱设计趋势05/26/2022 预测与现实的差异

F1侧箱设计趋势逐步明朗，宽侧箱设计成主流，迈凯伦、阿罗等车队相继采用。设计变化源于前轮扰流干扰和地板扩散器需求，宽侧箱提高结构强度并优化气流分配。车队策略各异，Alpine和红牛系引导侧面气流至扩散器，法拉利则允许部分流向扩散器上表面。梅奔和威廉姆斯或因预算和骄傲坚守窄侧箱。未来，法拉利式澡盆侧箱或成新趋势。

半年前，我写了一系列关于新赛车设计的前瞻预测文章。在关于上部车体/侧箱设计的部分，我给出了以下的预测：首先，下洗气流侧箱(downwashflow)和深下切侧箱(undercutflow)这两种设计思路将会成为主流；其次，我根据车队们将散热系统靠中线布置的趋势，判断“减小侧箱正面投影面积”会是车队们追求的目标之一。

现在回头去看那篇文章，我的预测与现实相差了至少十万八千里。于是，我捂着被打疼了的脸颊，腆着脸继续聊聊我们目前所见的侧箱设计趋势。

新赛车陆陆续续亮相那会儿，我的前瞻预测似乎蒙中了八九不离十。十款不同的赛车，按侧箱的尺寸可以分为“宽侧箱”与“窄侧箱”；采用“宽侧箱”的七辆赛车又可以按照下切和下洗的程度进行细分。设计师/工程师们并没有如人们所担心的那样，被更严苛的气动规则限制了创造力，他们在侧箱设计上可谓是各显神通。

时间来到赛季第一个重要的升级节点，我们已经可以总结出一些侧箱设计的趋势了。

首先，原本属于“窄侧箱”的迈凯伦选择加入“宽侧箱”阵营。迈凯伦在不对地板做出改动，不修改内部散热气流通道的情况下，增大了侧箱的尺寸。新侧箱的侧面变得宽阔平整，上表面则有一个明显的下洗气流“通道”(这两点将在本文中反复出现)。可能有人会觉得，迈凯伦的升级太“half-assed”了，新侧箱的尺寸还不够“宽”。我认为迈凯伦的意图已经非常明显了，之所以没有一步到位转变设计，还是受到预算帽的限制，他们事实上已经放弃了赛季初的“窄侧箱”设计思路。

阿罗从伊莫拉站开始，连续三站比赛带来了侧箱升级：阿罗的新侧箱放弃了赛季初的“深下切”，侧箱底部与地板连接处被向外推，特别是侧箱的尾端；侧箱变得更厚，侧面更加宽阔平整；侧箱上表面的曲面貌似变化不大，阿罗只升级了上表面的散热鲨鱼鳃。

Alpine加高了侧箱的侧面，为侧箱上表面的下洗气流隔绝了外侧气流，和法拉利的澡盆/意面碗侧箱有点儿异曲同工的意思。

如果算上变身成绿牛的马丁AMR22，那么“宽侧箱”阵营目前是下图这个样子的，总结如下：

在写前瞻分析的时候，我的思路是“如何让更多的气流流到梁翼和扩散器上表面”。思路本身并没什么问题，但是，我被经验误导，犯了想当然的错误。F12017-2022赛季的气动设计，尤其是侧箱的设计是一种完全不同的meta。这段期间，侧箱前的bargeboard的复杂程度和重要性发展到了一个前所未有的程度，流过侧箱的是被各种涡流发生器和转向叶片精心处理过的气流。这些客观条件，在本赛季都不复存在了。

首先，前轮扰流对于气动效能的干扰比想象中的要大，大到需要用宽车体进行物理隔绝。特别是轮胎离地面较高处产生的“拱状涡流(ArchShapedVortex)”，仅仅用侧箱正面弹开应该是不够的；同理，过去那种依靠地板侧边卷起的涡流隔绝前轮扰流的方法，貌似也不管用了。

其次，我在收集资料的时候看到了另一种解读。所有的宽侧箱，强下洗或弱下洗，都在地板扩散器的kickline处利用了最大宽度。地板扩散器kickline是地板负压最强的区域，此处的宽侧箱能提高车体的结构强度，对于减重和缓解地板形变带来的海豚跳有帮助。

我觉得原因和选择宽侧箱类似：首先，也是因为车体侧面的气流“不太干净”；其次，深下切意味着更大面积的地板暴露出来，而没有车体的支撑，就需要给地板“加料”才能维持结构强度，导致超重。

具体怎么处理流过侧箱的侧面气流，不同车队的策略还是有区别的。Alpine和红牛系的赛车，貌似倾向于将侧面气流引向扩散器侧挡板和后轮刹车挡板(RearBrakeDuctFence)的区域；法拉利系赛车的侧箱允许一部分侧面气流流向扩散器上表面，甚至梁翼。

总而言之，宽侧箱的设计思路将流过侧箱的气流分为“上表面气流”和“侧面气流”：上表面气流比较干净，作用于梁翼和尾翼可以高效地提升下压力；侧面气流混合了前轮产生扰流，其距离车身中线越远越好；更进一步，两者之间最好互不干扰。

梅奔和威廉姆斯应该会坚守窄侧箱到赛季结束：威廉姆斯是因为穷，不愿意折腾；梅奔是因为八届制造商冠军的骄傲，拉不下面子。

关于下一阶段的研发，我觉得类似法拉利的澡盆/意面碗，或L形/U形侧箱，应该会被更多车队采用。

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