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路特斯79——F1中的地面效应奇迹

2019-06-26 00:27:34·  来源：AutoAero  作者：弓宏宇  
　
四十多年前，马里奥安德雷蒂（Mario Andretti）夺得了1978年世界一级方程式锦标赛的总冠军，同时他驾驶的这款路特斯79赛车也成了F1中地面效应技术的代表。在20世
四十多年前，马里奥·安德雷蒂（Mario Andretti）夺得了1978年世界一级方程式锦标赛的总冠军，同时他驾驶的这款路特斯79赛车也成了F1中地面效应技术的代表。

在20世纪60年代的Can-Am跑车系列中首次提出利用赛车底部产生负压从而将赛车吸向赛道的想法。但这些车的车身比较宽大并且车轮是被封闭的。这看起来并不适合在开放式单座赛车上进行应用。实现这一突破的赛车是1977年的路特斯78，它将F1带入了地面效应的时代。78赛车的继承者——路特斯79成为第一款赢得世界冠军的地面效应车。


78的车身比例（如下图所示）与同时代的其他车的比例非常不同，并且空气动力学的工作方式也完全不同。中间部分异常狭窄，侧箱占据了车宽的一大部分。在侧箱的底边安装了侧裙——最初是刷子，后来是实心尼龙。这些侧裙在车身底部和道路之间进行了密封，这对于在赛车底部产生负压起到了关键性的作用。这种负压是由侧箱的内部通道产生的。侧箱在前部有一个开口，靠近前悬架的后面，明显是为了给放置在那里的散热器散热。由于侧箱内的散热器的布置和角度以及副油箱也位于侧箱内，这使得内部文丘里通道的形状设计变得至关重要。空气在流经通道时，截面是变化的，由一个狭窄的入口通向中央的“喉部”，然后在后轮和悬架前方的侧箱出口处进一步突然膨胀形成扩散器。


气流遵循伯努利原理，随着速度的增加压力降低 - 文丘里通道使得气流加速，从而降低压力。减小入口与路面的距离可以放大地面效应的效果。由于侧裙的存在，阻止了底部气流从侧面流出，使得气流被更有效地加速，产生了更大的吸力。这种负压施加在整个底面宽度上。底面下的低压与上部自由气流的高压之间的差值使得赛车被有效地吸向地面。此外，这种下压力几乎不会产生任何阻力，不像车身上的负升力翼那样。

在60年代后期，工程师Peter Wright和Tony Rudd在BRM团队的时候曾在风洞中研究过这个概念，但是那个模型没有侧裙，最终研究被放弃了。到了70年代中期，他们在路特斯车队工作，当车队老板查普曼为他们分配了重新考虑F1赛车基本布局的任务时，他们回忆起他们的BRM实验并前往风洞进一步研究。没有侧裙的初步实验显示出一些希望，但是当装上侧裙时，模型在将风洞的移动带向上拉 ，这时他们意识到他们解决了在开放式单座赛车应用地面效应的难题。围绕这个概念，这辆车由Ralph Bellamy和Tony Southgate设计，并在1976年中期与安德雷蒂秘密地完成了测试。它在1977赛季的首场比赛中亮相阿根廷，安德雷蒂则在三场比赛后的长滩站首次取得了胜利。


底面产生的下压力是负压与其施加的面积的乘积。因此，这辆车在规则允许的条件下拥有最大的宽度，它的轴距也比传统的轴距长，以便获得最大的底面面积。最初，紧密压缩的尼龙刷被用作侧裙，因为人们认为固定的侧裙没办法适应赛道中的颠簸和车辆姿态的变化。可移动的空气动力学装置被禁止。这些刷子显然密封性不太好，允许空气逸出。但当有人指出布拉汉姆和迈凯轮几年前都使用过橡胶裙子时（是出于将空气从底面下转移出去的完全不同的目的），他们最后还是决定在比赛中使用实心尼龙作为侧裙。即使在颠簸的情况下，甚至在汽车倾斜和翻滚时，都能使底面与赛道保持密封，这是通过弹簧机构实现的。为了防止过度磨损，裙边的底部有坚韧的铁氟龙条。这些后来被更坚韧的陶瓷所取代。


在几场比赛之后赛车的全部潜力才发挥出来。最初它与最强的传统赛车相比没有更多的竞争力。文丘里通道的形状是固定的，它使风压中心比理想的更向前，需要更大的后翼来平衡汽车，这意味着会产生高阻力，所以在直道上很慢。但是过弯时，安德雷蒂和队友冈纳尔尼尔森在比赛中相比于竞争对手具有大约15％的下压力优势。

在佐尔德，第5比赛中，安德雷蒂以1.5秒的优势击败约翰沃森夺得了杆位，而F1世界也终于意识到了78的与众不同。但最终由于引擎的不可靠性没能取得那一年的世界冠军，最终由驾驶着非地面效应的法拉利赛车的尼基·劳达夺冠。


在接下来的一年中，78的缺陷通过一个新的设计，路特斯79（见上图）进行了修正，在赛季初期虽然仍使用了老款的78赛车，但依然表现出了绝对的优势，安德雷蒂和彼得森各赢得一场比赛。凭借这些胜利以及后来的79型车型，安德雷蒂和彼得森分别获得1978年赛季的冠亚军。

路特斯78引发了一场革命，这种设计概念将带来越来越大的收益，因为多年来这一原则得到了更充分的利用，直到最终它被1983年的法规禁止。随后，各车队找到了即使没有文丘里通道以及侧裙也能产生地面效应的方法，但是路特斯78和79的意义依然重大。
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