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未来愿景 与工程师共话下赛季的转变

2013-09-12 15:25  汽车生活 作者:综合报道 出处:AutoV 责任编辑: 罗斐  

  2014赛季将带来F1技术规则上长久以来的、最大的一次改变。不仅有新的1.6升V6涡轮增压引擎,还有空气动力规则上的调整以及一个更受重视的能量回收系统。我们与两位技术总监进行了交流——来自红牛二队的James Key和卡特汉姆车队的Mark Smith,我们会探讨有关新规则以及它们在明年的赛车设计上将会产生怎样的效用。但首先,先来大概了解一下(规则上的)主要变化:

  引擎:1.6升V6涡轮增压引擎将替代2.4升V8自然进气引擎,最大转速限定在15000 rpm。

  变速箱:变速箱将拥有8个前进挡,而不是现在的7个,每支车队需要在赛季前报备。

  能量回收系统(ERS):在2014年,在每辆车的动力来源中ERS所占的比例将会更大,其与引擎一起构成动力总成或动力单元。不仅回收来自制动的能量,ERS单元也会回收来自涡轮增压器所产生的热能。不同于现在的KERS——在每圈内可使用6秒的时间产生额外的80匹马力,2014年的ERS可以让车手在每圈使用33秒,产生约160马力。为了弥补ERS在制动时消耗的额外能量,车队将被允许使用后轮刹车电子控制系统。

  燃油:为提高燃油效率,每场比赛使用的燃油量将限定在100kg。

  最低重量:考虑到2014年动力总成重量的增加,最低限制重量将从现在的642kg增加到690kg。

  排气:和现在使用的双排气管不同,2014年规则要求只能使用一根排气管,且角度必须向上,以防止排气气流用于产生空气动力效果。

  鼻锥高度:出于安全的原因,鼻锥高度在2014年将有所降低,现在的最大高度是550mm,而明年将是185mm。

  前翼:前翼在明年将会收窄,宽度从1800mm 变为 1650mm。

  尾翼:2014年的尾翼和今年的相比会略有不同。(主翼下的)梁翼将会取消,而主翼面会更浅(弧度会更小)。

  关于2014年的问与答 —— 卡特汉姆车队 - Mark Smith和红牛二队 - James Key

  (以下Mark Smith简称MS,James Key简称JK)


 

  Q:听起来2014年的赛车理念与2013款完全不同?
  MS:是的,我认为是。从根本上说,动力单元有着明显的不同,这和把3.0升V8换成3.2升V8完全不一样,从机构外观上就很不同,无论是发动机的外形尺寸,还是相对大的涡轮增压器及其相关组件。增加了涡轮的排气组件与现在的有很大区别,涡轮的使用对于传动上的影响也是很大的。从上一个涡轮增压时代以来[结束于1988年],我们在引擎组件上有了很多改变,但在效果上殊途同归。

  卡特汉姆的变速箱是从红牛那里买来的,但变速箱是基于他们的设计,这进而会影响到我们的离合器总成和悬挂,影响很大。

  更为艰巨的就是散热问题,我估计维修区的大多数人都会很挠头。单纯的只是拿出一套散热方案并不难,但是还要同时顾及到适宜的空气动力性能那可就是个挑战了。

  为了冷却来自涡轮而进入引擎之前的空气,需要安装一个压缩空气冷却器,因为空间有限,外形尺寸将是每个车队的冷却系统的制约因素。那是最大的问题,我想这给赛车整体建构方面提出了挑战。

  Q:James,你同意Mark所说的冷却系统非常重要的观点吗?
  JK:嗯,是的,冷却方面的需求是完全不同的。你要应对涡轮的冷却问题,要应对更大的能量回收系统(ERS)自身发热的问题,你还要应对变速箱,液压,燃油和水的冷却问题,所以这和我们以往的情况完全不一样。所有新技术都要涉及到此方面,这是当务之急

  这里还有另外一些挑战:重量限制(虽然)比现在高,但是仍然很紧张。这听起来不是很重要,但实际并非如此——有太多的东西要装到车上了。

  我觉得动力单元相关的部件会带来另一个难题。你要设置好8个档位的齿轮比以便能够适应所有赛道,当你有了不同的动力和不同的空气动力设计时,这就变得相当棘手。你要从头至尾的小心仔细,要掌握所有需要当心的敏感问题。

  最后一道难题就是让车成为一个紧凑的整体来运作,而不是一个分离的系统。2014年的赛车部件之间的相互关联的程度远远高于今天的,而这是我最为关注的。你的建造方式,或是安装方式,或是运作方式都会比现在带来更大的连锁反应。以引擎的安置为例:这要牵扯到空气动力、变速箱设计、底盘——所有东西的关联程度要远大于以往。

  Q:所以这是否意味着这些车看起来会非常不同于现在的呢?
  MS:这些都是相对而言的。它们看起来不同人们就不去探究这项运动的精妙之处了吗?或许不会,不过也确实很难知晓。我想我们会尽力避免过大的改动而影响到外观,因为我们还要同时考虑到空气动力上的影响,不过这似乎有点事与愿违。

  如果我们最后拿出几个解决方案而各不相同的话,我不会觉得有什么奇怪的,因为单是减小冷却系统的体积把它装到车里这一项任务就是极为困难的。

  Q:好的,如果从头开始,你认为在赛车的设计上我们会看到更多的不同么?
  JK:我觉得有大概会有个两部分吧。没错,现在的车相互之间看起来都差不多,但是成绩排名上的差距还是很大的,所以赛车跑起来的时候明显不同。

  如今在赛车外壳之内的复杂程度大大增加,更多奇巧之处并不是你能够直接看得出来的,这些地方也是造成(每辆车)各有不同之处,我想这种情况还会持续。

  这是一套更为严密的规则,不过我觉得这推动了创新。自从2009年,上一次空气动力方面的重大改动以来,已经看到大量的革新涌现出来——我们看到了F-ducts(失速尾翼),双层扩散器,排气吹气扩散器,这些东西都是从那以后出现的,因为常规方式受限,你便得另辟蹊径。

  在2009年之初——正好拿来跟2014年做一个比较,多数车队的车普遍看起来都差不多,成绩也都比预想的更接近。而创新引入其中之后才改变了这种状况。我想2014年的情况也会差不多。

  我不知道那些(发明创新)是在研发阶段就直接产生还是会在之后逐步研发而来,但我想会有一些更聪明的点子和对规则有更好的诠释。

  Q:现在,F1比赛非常依赖空气动力,你认为这会不会有些许转变而呈现多样化的改变呢?
  JK:我可以确定的是,引擎所占的比重将比以往更多一些。我认为引擎厂商制造出来的引擎性能会呈现出多样化的表现。因为ERS,你可以有回收能量的途径,你会看到有很多不同的解决方案和优化手段。所以引擎比重会更多,不过我还是认为从相对的表现上来说,空气动力产生的效果还是会很大的。

  MS:我自己对这几年的F1看法是,决定因素的顺序首先是轮胎,然后是空气动力,其次是车手,再之后是引擎。我想我们会看到更为简便的轮胎装卸的方式,那是轮胎厂商带来的改变。

  在底盘设计上首先要掌握的依旧是空气动力,不过现在动力单元的戏份确实更重了。用一句话来形容将来更多更有趣的挑战:“我们已经获得这个能量块 - 我们如何以一个最佳方式用它来超越时代?”

  每次我们和引擎部门的人讨论明年的动力单元时,那几乎可以说是电脑.控制方面的一个游戏:怎样才能运用好ERS的能量存储和发动机这二者的组合?怎样才能用有限的油量以最佳方式来获得最好的成绩?弄错方向和犯错几率其实是相当高的。

  我觉得在2014赛季的前期将会相当有看头。我感觉动力单元将会扮演怎样的角色会很引人关注。

  Q:能不能说一下你们是何时又是如何开始这个项目的?
  JK:新规则公布的时候,我最早是在我以前的车队[索伯车队]看到的,那应该是在2011年末吧。我确实觉得,在那时你就得需要考虑,这么大的变化会影响到那些方面,尤其是你如何能基本掌握赛车的变化。

  当我到了STR[在2012年9月来到红牛二队]之后,很多事情都还没落实。特别是引擎问题,所以必须尽快开始。

  MS:对于我们来说,我们队里有人开始着眼于新车的整体布局大概是去年(2012年)3月份。

  对于这么大规模的规则变化,首要的事情就是指派一个项目小组来深入分析规则,他们在成立之时就开始了这项工作。要尽可能的掌握规则对于空气动力、机械以及车辆动态方面的影响。我们先在轴距、引擎长度、变速箱长度、油箱需求等方面初步定下了一些基本参数。

  然后我们就可以开始在基本框架上进行补充,加上收窄的前翼、更浅的尾翼翼面以及一些会受到规则影响的、如翼面调整之类的东西。

  最初你看到的是在CFD(计算流体力学)上的效果,然后人们开始为风洞模型做好基础准备。

  JK:鉴于我们的团队规模,你必须尽量小心仔细的分配你的资源。

  随着2013年的赛车在2月出现并开始在赛道上飞奔,大量的资源被占用。我们不得不将多个部门进行划分,以便在赛车的某些方面进行并行工作,再一次重建你所寻求的概念上的理解。

  还有一点,我们还要关注引擎的安置及其影响。在空气动力方面——这也是规则改变的另一个重点——我们要开始关注并着手于以下两方面:a)效果如何 b)如何达成。各种巧妙的想法和(规则)漏洞都有可能出现——这些是榨取性能的关键手段。

  Q:今年年初就开始将资源从2013年转移到了2014年了吗?
  JK:是的,这很难平衡。你会想尽量推迟这事,在年底要空运的东西相当于一个赛季的三分之一,而它们和头几场比赛一样重要。

  这是很难取舍的——你必须有一个能让你支撑2013赛季的策略,但你又需要根据目前的形式排出优先顺序,你要重点关注那些能给你带来最大回报并最大化利用的事物。

  2013赛季的赛车有些方面是你想去关注却又不能的,有些方面现在不会被触及因为我们还要继续前进。如果你可以进行优先排序就会说:“我们有10件事要去关注,先让我们看看这5件”,这样会让全力专注于目前赛车的压力得到一些缓解而不至于影响到将来的赛车。

  Q:最后,作为技术人员,规则上的这一步改变是让你们倍感艰辛呢还是欣然接受呢?
  JK:这是始终都要关注的,因为性能是相对而言的,你认为你出色的完成了工作,然后又有别人冒了出来...

  你没有什么可参照的——如果你从一年到下一年而规则没有变化,你就知道你所做的对下一步产生了怎样的影响。

  也不会有一个标杆,你会有这样的想法“我们要制定一些有野心的目标,希望它们足够高,但其实不能太高,高到无法企及而让士气低落。”

  你会担忧那些可能会失去的东西,但我觉得那远小于技术挑战的快乐——作为一个团队(一员),去想想你能够为新车带来什么新想法。

  MS:我觉得这令人激动。当规则基本保持不变的时候,有两种看待方式。作为相对年轻的车队,我们是那种有了一些进展并且发展速度不错的车队。而这时改变规则有点打击,我们才刚刚走上正轨。

  但从另一方面,从技术挑战的观点来看,是非常有趣的。在许多方面从零开始,你要从草稿纸上拿出很多不同的构思。

  单纯从机械工程角度看也是令人振奋的。我认为这将会是一个更为均衡的规则,而不再取决于空气动力,这方面在一段时间以来常为人诟病。

  而从引擎厂商对这项运动的投入来看,他们现在的支持也更多了。这是否会改变我所说的决定因素的顺序呢(见前文)——如果我的观点正确的话,或者只是改变它的重要程度呢,我不知道。

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