F1赛车科技：红牛RB20升级背后的气动哲学

红牛车队在日本大奖赛周末带来了本赛季的第一个升级包，虽然RB20采用了极其复杂的散热解决方案，但其背后的设计哲学依然是延续了去年的思想，那就是最大限度的降低赛车散热需求所造成的空气动力学性能损失，这一点我们从去年RB19先后在阿塞拜疆和匈牙利带来的越来越宽扁的侧厢进气口就可见一斑，车队之所以要这么做无非就是为了获得更大体积的下切以获得更多的下压力和高速气流的流动性。

与去年在同一地方尽可能缩小散热进气口相比，今年的RB20无非是换了种玩法，就是把侧厢下方的散热进气口自拆分成若干个小的散热进气口，并分布于车身周围更多的区域，最大限度提高气动效率和动力单元组件的散热效率。在空气动力学方面，纽维和他的团队在设计这些散热进气口时有一个明确的主旨精神，那就是车身表面任何用于散热的气流都是浪费，但要想尽可能的减少这种浪费非常难，而且这种设计对于其他车队而言根本无法抄袭。

为什么说这很难做到，首先为了优化进气口位置，车队需要在车身上搜索某些高压区，而且这些高压区并不能用于产生下压力，否则将是更大的浪费，因为车身表面绝大部分高压区都会被用于产生下压力，仅存的可以利用的高压区屈指可数。

或者反其道而行之，将高速气流转成低速气流，然后引入相关的低压区，但这只能帮助车身降低阻力，最典型的应用就是F-Duct管，首先高速气流进入设置在单体构造上方的进气口，然后通过内部蜿蜒曲折的管路将流速降低，最终将该低速气流吹向尾翼，当高速气流和低速气流相遇时，这时就在尾翼的上表面形成了某种程度的气流失速，而气流失速则相当于降低了阻力，以此来达到提高直道尾速的目的。

其次，当车队在车身表面找到了合适的进气口部署位置后，车队不光要精心设计进气口和出气口，而且还需要精心设计进气口和出气口之间的管路，否则要么会出现散热气流不够，或者散热气流从进气口溢出，前者会降低散热效率，后者会破坏车身表面的空气动力学特性。

在满足散热需求的情况下，F1赛车散热进气口的截面积通常等于散热器组件截面积的20%，而出口相对会大一些，会达到30%，如果我们假设吹向散热器表面的气流压强是均匀的话，那么散热所需的气流流量也就确定了，所以对于散热进气口的截面积而言，总是存在一个极限，太大会造成高速气流的浪费，太小则无法满足正常的散热要求，当然车队会根据不同赛道特性和当地的气温来对进气口和出气口进行调整，但有一点是毋庸置疑的，那就是在满足散热需求的情况下，进气口越小越好。

这一点我们从红牛在日本站引入的进气口升级就可见一斑，车队缩小了侧厢前方的倒簸箕进气口的高度，虽然宽度增加了一些，但进气口的截面积是缩小了，这与去年的做法如出一辙，与此同时为了弥补进气量的不足，车队在HALO的后方增加了两个四分之一圆形的进气口以帮助散热，根据粗略估计，在升级前，倒簸箕进气口的宽度为30厘米，高为7厘米，总面积为210厘米²，如果按照20%的进气口面积推算，这将满足赛车两侧约1050cm²的散热需求。而升级后的倒簸箕散热进气口宽为34厘米，高约4厘米，入口面积为136厘米²，这意味着减少了74cm²，剩余的部分将由新增的两个四分之一圆形的进气口来补足。

这样一来，赛车的下切体积进一步增加了，虽然只有几十立方厘米的空间，但确实可以让下切区域形成更多的下压力，而且这意味着更多的高速气流可以流向尾部扩散器的上方，同时还可以为底板边缘提供更多高速气流以提高涡流强度，最终起到强化地面效应的作用。

正如前所说，红牛本次升级的巧妙之处就在于车队找到了一个不会对车身表面空气动力学产生负面影响的高压区域，而头枕两侧四分之一圆形的进气口就具备这样一个特征。

在升级前，经过头枕周围的气流大致会流向三个方向，一是上方流入后方引擎盖上方的进气口，如图中紫色箭头所指，二是流向头盔的内外两侧，如图中绿色箭头所指，然而经过升级后，原来流向头盔外侧的气流流入了新增的进气口内部，换句话说，如果没有新增的进气口，流向头盔外侧的高压气流也被浪费了，红牛的高明之处就是将废物再利用了，经过粗略计算，单个新增的进气口截面积约为40cm²，基本可以弥补倒簸箕进气口截面积减小后的散热气流摄入。而且更巧妙的是，红牛利用新增的进气口可以为后方的涡轮和变速箱油带来更高质量的散热气流，而以往这两部分的散热气流总是要通过主散热器的第一层过滤，所以等于为这两个部件单独开了一个散热进气口，无疑提高了散热效率，而散热效率的提高一定能换来动力单元输出功率的增加。

用一句话概括红牛的散热进气口设计就是细思极恐，纽维和他的团队为了争取更高的气动效率和功率输出已经是无所不用其极。