| 词条 | F1风洞 |
| 释义 | § 简介 F1风洞 (Wind Tunnel)：风洞是用来量测气流对正在比赛中的赛车所造成的影响，通常风洞都会有不同的风速，然後经由精密的电子仪器量测出对车子的影响。风洞大体上讲是用来得到测试试验结果和空气动力的最佳化。它们可以非常接近地模拟在户外气流和流动速度的真实性.这样做可以很好地避免(气流)不均匀的现象，因为任何一点气流上的轻微差别都可能影响这个测试项目,最后会给空气动力学家提供错误的数据，使他们做出错误的决定 。 § 风洞原理 空气动力学家告诉我们,F1的风洞是一种低速闭合式巡回风洞.这说明我们在谈及风速接近10到100米每秒,在风洞中同样的空气会被再流通.气流是回转的,代表性的为4个90度的拐角,每个拐角中的翼片一个挨着一个,它们可以防止气流的紊乱. F1风洞 风洞里总有一个小翼片,叫做"呼吸器",这些地方的拐角使得内部气流在运行中热量升高的时候不会增加.呼吸器最好被放置在回路通道中内部气压接近于大气压的地方,一般围绕在测试区直径的下游尾部.这些修正了的空气通过呼吸器对扩散器的运行没有好处,但是在呼吸器以外的地方由释放的烟雾可以容易地查出这些修正了的气流 尽管一些老的风洞有"自有射流"测试项(在观察室里隧道的一部分),只有地板,没有墙或屋顶(来自Gustav Eiffel).这不能被推荐来做高精度的实验. 像刚才说的,多数闭合式巡回风洞被轴向风扇所驱动,风扇产生一个静态压力的上升(在轴向速度或动力压力中没有可评估的变化).为风洞设计轴向风扇是一个很复杂的任务,这就是为什么F1总有一个特别设计的风扇来最大化试验项目而且降低成本. F1风洞 因为冲击波可能会以高度的扇叶速(在风扇扇叶上轴向速度)扰乱来自风扇的常规气流,风扇被改进成保持扇叶速尽可能的低,至多2或3倍于开始的轴向速度.这引起扇叶的排列来类比一台轴向流动的压缩机,在压缩机转子前面有一个定子排.返回到一致的,非旋涡气流是必需的,中心控制室的直径被限制得很小,很少超过风扇的50%.像临近扇片间距的结果规则地围绕在周围,从底部到顶部的变化都很大. F1风洞的风扇一般放置在第二个拐角的下游,在这里交叉组合的面积是测试区的两倍以上.这样就不需解释那么大一个风扇却可以制造出如此小的风速来产生相同的气流.因此就需要更少的rpm,震动,噪音和动力浪费. 因为高精度试验的要求(除了极高精的最优化测试),F1风洞有特殊的配置来提高测试能力: 滚动皮带：风洞测试区的地板用来模拟赛道.这样做使赛道在车底下以相同于实际速度和周围流动的空气.这可能被看作是无用的做法,但是事实远不是如此.测试还要完全模仿轮胎真实的运转.轮胎旋转速度达可到300KM/h,这就产生了很多震荡.在静态地板上测量静止车轮旁边气流和旋转的轮子是完全不同的. 运行高度模仿:当测试一辆F1赛车时,赛车被一根碳棒固定在它应有的位置.在现在大多数的风洞中,这些碳棒含有水压系统,是工程师可以调整乘驾高度精确到1毫米.而且可以测量悬架产生的阻力. 空气动力学简介 空气动力学是流体力学的一个分支，是研究空气或其他气体的运动规律，空气或其他气体与飞行器或其他物体发生相对运动时的相互作用和伴随发生的物理化学变化的学科。它是在流体力学基础上随航空航天技术的发展而形成的一门学科。 F1风洞 空气动力学的研究内容根据空气与物体的相对速度是否小于约100米／秒(即时速360公里/小时，注，也有根据时速400公里为界来划分的)，可分为低速空气动力学和高速空气动力学，前者主要研究不可压缩流动，后者研究可压缩流动。F1赛车的研究的内容便属于前者。此外，根据是否忽略粘性，还可分为理想空气动力学和粘性空气动力学。 F1空气动力学研究的目的与核心手段 在F1中，空气动力学研究的核心目的是在保证赛车获得足够下压力的情况下拥有最小的空气阻力，以提高赛车的速度和高速行驶的稳定性，所有为空气动力学服务的部件被称为空气动力学套件。 据专家统计，目前F1车队在空气动力学上的花费已占到其整个车队年度预算的15%，是仅次于发动机研发的第二大支出项目。在这一笔巨大花费中，其中相当部分投资于风洞建造和测试。风洞(WindTunnel)是一个大型隧道或管道，在管道的中间，安装有一台巨型电扇，它可产生强劲的力流，经格栅等装置整理减少涡流后送入实验段，吹动放置在其中的实验模型。 F1风洞 现代风洞的主要作用是将赛车模型放在内部的钢铁传送带上模拟赛车在路面上的各种情况。在风洞试验中，巨大碳纤维风扇极限转速可以达到600转/分，驱动引擎的峰值功率更可达到让人咋舌的4000匹马力。如此强大的动力可以在30秒内将静止的空气加速到300公里/小时，此时托起赛车模型的传送带则模拟赛车在比赛中的各种路况和车身姿态，最大限度保证模拟的真实性和有效性。通过对采集到的数据进行综合分析，可以准确地检测到赛车在路面上受到各种因素干扰时的状况。这种模拟可以将赛车空气动力学部件的精度提高30%。如今，领先的F1车队都不惜巨资(一套现代化的F1风洞造价高达4500万美元以上)，建设自己专属的风洞，以便及时和准确地研究赛车的气动效果，改进赛车的气动套件，获得克敌制胜的杀手锏。 F1空气动力学研究最核心的三个方面 在空气动力学实验中，工程师们最关注的主要是三个方面的内容：下压力、阻力和灵敏性(敏感度)。巨大的下压力可以提高赛车的过弯极限，但是在理想状态下，下压力的增加不应当带来赛车阻力的增加，但是不可避免的却会牺牲赛车的部分极速。赛车的空气动力学灵敏性(敏感度)则是指赛车的状态性能对于空气动力学环境改变时自身变化的强弱，例如由不平整的赛道路面带来的赛车翼片以及底盘和路面距离之间的频繁变化时，赛车性能所受到的干预强弱。 F1空气动力学逆流而上 每个赛季，国际汽联都会对空气动力学规则做出修改。2004年，赛车的尾翼被减至两片，2005年，前翼高度抬高5厘米，首次限制扩散器高度；2006年，FIA又要求前轮轴心之后330毫米以内，参考面30毫米以上的区域不得安装任何空气动力学套件。虽然FIA不断为技术发展设置障碍，但是F1赛车速度的提高从来就没有停止过，这正是空气动力学的研究价值。[1] § 分类 第一种是开放式巡回风洞,空气从开口进入.最好的建造此风洞的方法是一个吹风机的造型.风扇在风洞的开口处,然后往里吹风.吹进空气漩涡是一个可能发生的问题,一般来讲,吹风机风洞比suckdown风洞要缺乏敏锐度.出口处从一台离心式鼓风机吹出的风流很不稳定而且紊乱,但是没有了直接吹入流动的低频率摇摆.这种风洞不会在以后将不被看好,因为它们不是F1进步中的首选. 最令人们感兴趣的是闭合式巡回风洞.也叫"跑马场"或"关闭的回环",它们由轴向风扇提供动力.从原理上讲,比开放式巡回风洞要有更多的统一流动.它们经常被选为大的风洞(也对F1),但注意的是在入口到收缩处维持良好的风流.在出口处的风流来自第四拐角(从测试区开始数)清楚地表明在这里没有比离心式鼓风机要好多少,尽管拐角处的翼片是用来减少气体紊乱(它们可被看作只有在一个方向又多面墙的蜂房)。 § F1钱规则限制 2007年12月7日FiA世界汽车运动理事会在摩纳哥召开，为了进一步削减F1车队开销，将首次限制F1各车队风洞的使用。 新规则规定：2008赛季开始，每支F1车队只允许使用一个风洞试验室，而且每个工作日（8小时）内仅允许使用15次，每周可以使用5天。新的规则还规定风洞测试必须在标准大气压下进行，最大风速限制在50米/秒（180公里/小时），测试模型的比例最大只能为60%。在每次风洞测试时，只允许使用一个模型。 新的规则还规定了风洞测试必须在标准大气压下进行，最大风速限制在50米/秒（180公里/小时）。另外，在机场进行的空气动力学直线测试被禁止，FiA表示，赛道测试之允许在规定的测试场地进行。为了防止车队简单地将他们风洞部门的工人转移到昂贵的CFD研究部门，国际汽联宣布将在未来对从事CFD领域研究的工人数目进行限制。 当然也有一些更激进的想法，如彻底取消风洞试验，但是大部分车队不能接受这样的做法，而且这也不是削减车队开销的最好途径。 限制风洞实验只是抛砖引玉，国际汽联还打算对台架测试、设计、制造、悬挂、刹车系统、液压系统、车身、重量分配、赛道测试甚至每一场大奖赛每支车队允许的员工数量作出限制。上述这些限制的具体细节，在2008年1月11日的车队领队会议上通知各车队，细则则将交由明年春季举行的世界汽车运动理事会讨论。国际汽联最后还表示，只有在2008年3月31日前向国际汽联提交了技术规格并获得批准的引擎，才会被允许参加2008-2017年的F1赛事。 F1风洞 FiA出台的限制风洞实验措施的确可以缓解车队开销，不过“醉翁之意不在酒”，他们更希望这个办法可以抑制强队更强，弱队更弱的局面，就是要控制像法拉利或是迈凯轮这样财大气粗车队的试验次数，好让中小型车队得以有喘息的机会，缩小各支车队之间的实力，让比赛变得更精彩，就像07赛季世界冠军直到最后一站才揭晓，而且是惊为天人的雷克南逆转，FiA希望未来的比赛都像07赛季一样，即刺激又充满悬念，而且争夺冠军的车手不仅限于一两支车队，那样F1才能吸引更多车迷的关注，覆盖范围更大，取得更好的利益。 § 测试意义 风洞测试对于F1赛车到底有何意义？在上世纪50年代，风洞是专门用来研究飞机的气动性能的。从70年代开始，为了追求更好的气动效果，各大车队开始关注赛车气动性能的研究。 而目前的F1竞赛规则对车体外形、空气动力学指数有着极其严格的规定，就使得与其有直接联系的风洞测试显得比以往任何年代都更有价值。如今几乎所有的大车队都有自己的一个乃至数个风洞试验室，米纳尔迪拥有一个价值300万美元的二手风洞，法拉利建在博洛尼亚的带有金属滚道的风洞价值2200万美元，索伯车队在瑞士建造的全新风洞造价高达4500万美元！所有的风洞都会保证最少50米／秒的强力风速，用以模拟F1赛车在高速行驶时车体各部位所受到的空气阻力和下压力。风洞试验让F1赛车的外形向着更符合空气动力学的方向不断进步。 § 相关资料 米德兰F1风洞改造揭密，10％的增量换来巨大收益 距离2006新赛季的开幕已经还有3个多月的时间的时候，米德兰虽然已经以乔丹车队的身份征战了一年的一级方程式比赛，但在改名易帜之后，他们所面临的工作仍然很多。 米德兰F1宣布他们将要扩大位于布莱克利的风洞，使之能够容纳比例为50％的模型进行试验。这一改造项目预计将耗资数百万英镑，全部用于改造布莱克利现有的工厂设施。目前米德兰的风洞只能容纳40％的模型，改造后就可容纳50％。此外，改造后的风洞可以24小时不间断运转，而目前仅只是18小时，这样就大大提高了资本的生产力。这一计划将在2006年的四月或五月间进行，预计时间为一个月。 听起来10％的增长并不是很多，但专业人士认为增长到50％的模型比例后，零部件的计算和制造，以及数据的再处理方面都会得到极大的改进，比如所得到的数据乘上2就得到了100％的标准数据，这样简单的风洞数据加上数学运算就可以得出结果，车队就可以省下很多时间投入到部件的实际测试当中。 不过据说最大的收获还是来自于轮胎下沉量方面。普利司通曾花费了3年时间来开发出一种50％比例的轮胎模型，这样才能够使气流发生正确偏转。现在米德兰可以自己在50％比例的赛车模型上进行类似的研发，得出更加准确和有用的数据，这样应该可以制造出跑得更快的赛车。 F1风洞 除此之外，米德兰还宣布他们又得到了一个强大的支持，这次是MANtrucks。该公司的总部位于英国布利斯托尔附近，他们现在已经是赛车手克里斯蒂安－阿尔伯斯的赞助商，更是宣布将支持米德兰F1车队。他们将向车队提供10辆全新的拖车，上面会涂上车队的赛车图案。据说MAN公司已经同米德兰车队签订了两年的协议。 对此，车队总监科林－科尔斯认为车队已经步入了成为一支强队的轨道之上：“一切都向着正确的方向前进。我们正在建设着美好的F1未来，而这只有在良好合作伙伴下才能实现。我们很高兴看到MAN公司将为车队提供卡车，以及继续支持我们的车手克里斯蒂安－阿尔伯斯。MAN是世界上领先的卡车品牌，我们之间有着共同的目标。” 另外，一名俄罗斯的车手出现在了乔丹在银石的工厂中，接受一项赛车座椅调试。而车队随后也证实了这一情况。罗曼－罗西诺夫进行了赛车座椅调试，他参加了在赫雷斯的试车。在取得了俄罗斯的赛车执照后，米德兰又采用了俄罗斯试车手。不过这次罗西诺夫的试车不过是走走过场而已，也许他会利用这里机会展示自己的才能。[1][2][3][4][5] |
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