汽車轉向不足和轉向過度_汽車轉向不足和轉向過度的區別
F1卡塔爾大獎賽,法拉利與他們在新加坡和日本站的表現派若兩隊,除了較多的高速彎、激進的路肩以及沙子造成的抓地力差,對法拉利影響最大的因素在于這里的側風,而且要明顯比其他四大車隊的賽車更敏感,這嚴重削弱了SF23的競爭力。為什么這么說呢?
我們都知道F1賽車的下壓力等于二分之一乘以空氣密度乘以賽車正向截面積乘以速度的平方再乘以下壓力系數,L = 0.5* ρ*A*v^2*CL。
'ρ'是空氣的密度,它與溫度、壓強和濕度有關,通常情況下,空氣密度的值為1.225Kg/m^3,參照的環境溫度為15°C,并且壓強的參考面為海平面。但在卡塔爾,白天的環境溫度高達40°C,這時空氣密度約為1.164 Kg/m^3,而夜間為1.127 Kg/m^3。
因為晝夜溫差較小,所以對下壓力的影響沒那么大,而賽車正向截面積A的變化基本上與前翼和尾翼的攻角有關,攻角越大,A就越大,所以在卡塔爾,我們基本認為正向截面積也不會對下壓力產生影響,因為賽車在周五就已經確定了空力套件的設置,所以A是一個定值。
下壓力系數“CL”是一個無量綱常數,基本上與前翼和尾翼的攻角有關,也是一個定值,剩下就知道速度了。在這個公式中,速度對于下壓力而言是一個極為敏感的變量,下壓力與速度的平方成正比,速度增加一倍,下壓力將增加到原先的四倍。
不過需要注意的是,這里的速度是相對的,它是指流經賽車表面風速與絕對車速的相對值,你可以理解為當賽車順風時,下壓力會變小,而在逆風情況下,下壓力反而會變得越大,這會給車手帶來最直觀駕駛體驗上的變化,所以車手在面對順風或逆風時,通常會對剎車點進行調整,而且在中高速彎內還必須調整車速來適應風速的變化。
但當風向不確定時,賽車的下壓力表現就會出現波動,而這種波動往往會讓賽車出現轉向不足或轉向過度,換句話說,當風速和風向不確定時,會對賽車的整體平衡造成極大的破壞,尤其是在高速彎內,車手往往很難控制賽車的姿態和行為。
在卡塔爾,風速往往高達35公里/小時,這會造成下壓力增加或減少10個百分點,尤其是當整體下壓力減少10%時,賽車在高速彎里就很容易出現失控,這是因為速度越快,賽車對下壓力的敏感度越高。最要命的是在卡塔爾,不但風速高,而且風向時刻在發生變化,這更是對車手的操控帶來了困難,在這個時候,任何風洞數據都將無效,賽車也變得更加不可預測,而且風洞也不可能模擬不斷變化的側風。
那么肯定會有車迷很好奇,環境變化對于所有賽車都是公平的,那為什么法拉利受到的影響要大于其他賽車呢?這就要說到賽車的底板了,作為當今F1最重要的氣動部件,文丘里底板提供了大于60%的整體下壓力,當底板受到側風影響時,底板的下壓力分布就會被打亂,當然不同賽車的底板存在差異,這使得不同賽車底板受影響的程度也會存在差異,在這個方面,法拉利的底板恰好是五大車隊中對側風最敏感的。
在今年年初的冬測,法拉利就發現底板的渦流發生器會在發生側風時更容易失效,失去了渦流對底板邊緣的密封,底板的文丘里效應將大打折扣,這主要體現在賽車通過高速彎時會因為底板下壓力缺失而發生失控,雖然在西班牙和日本,法拉利都對底板進行了升級,但這個問題依然沒有太大改觀,而SF23在卡塔爾正好是暴露在最容易體現自身缺點的環境下,而且眾多的高速彎只會放大這個缺點所帶來的影響。這也是他們在日本為何沒有受到影響的原因,因為鈴鹿賽道的風速相對于洛塞爾要低很多。
對于紅牛和邁凱倫而言,因為他們的賽車可以在離地間隙更小的距離上行駛,這大大降低了側風對與底板下方氣流的影響,因此他們受到的下壓力變化非常有限。