【技术】再见了，破风板

　　本文转自Motorsport.com，作者Matthew Somerfield&Giorgio Piola

　　多图警告，科技涩图警告

　　周末继续更新2021技术总结

　　在2022版的技术规则中，破风板这一部件将正式从赛车上移除，取而代之的是为底盘下方的地效组件引入气流的进气口。在这一关键部件经历了近30年的发展并即将走到这一段历史的终结时，我们不妨来回顾一下它的发展历史。

　　罗斯布朗和F1技术工作小组为了保证新规则下的跟车容易度，很快就决定了砍掉目前赛车上一系列复杂的气动解决方案以减少赛车本身产生的乱流。近年来，在规则逐渐变得开放的情况下，破风板部分逐渐发展成了一个庞大的、由多翼面构成的簇（cluster），但它们在发展的起步阶段还非常简单。

　　1993年，迈凯伦在MP4-8上第一次使用了我们普遍认为是“破风板”的结构。当时的破风板就是一层被安装在前悬挂和侧箱之间的简单的弧形翼片。迈凯伦在赛季的揭幕战——南非站上使用了这一新生套件，但在随后的巴西站中又把它从车上拆除了；在4月的欧洲站中，破风板回归并见证了塞纳在多宁顿公园赛道的超神表演，巴西人虽然在发车阶段掉了一个位置，但在之后的一圈中迅速超越了舒马赫，普罗斯特，达蒙希尔和温德林格杀回第一并最终获胜。

　　在赛季接下来的比赛中，迈队对破风板的使用仍然断断续续，先是在摩纳哥，然后是匈牙利。不难发现，迈队在对下压力要求较高的赛道上才会应用破风板。

　　破风板的作用就是通过偏转侧箱和底板后段前方的气流以改变赛车后部的流场，进而改善赛车的低速性能。

　　那么在传统意义上的“破风板”发展出来之前，F1赛车上曾经出现过相似的结构吗？答案是肯定的。破风板的原型部件是车队们在80年代中期曾经使用过的前轮气流偏转器，这一部件被安放在前轮后方并用于偏转前轮产生的乱流，在迈凯伦MP4-2B，莲花97T，阿罗185T等赛车上都能见到基于这一思路设计的零件。

　　在1993赛季迈凯伦将破风板投入实战之后，其它车队很快就发现了这个部件能够给赛车的整体性能带来的好处，在接下来的一年中，诸多车队开始尝试模仿，贝纳通B194和乔丹194就是两个经典案例。

　　法拉利在适配这一部件的过程中遇到了一些麻烦——他们的侧箱结构并没有给破风板的安装留出足够空间，为此，法拉利给412T1重新设计了一个侧箱（好嘛，经典为了点醋包饺子）。

　　在接下来的几年时间里，限制F1速度的规则不断发展，车队们在绞尽脑汁与规则的愿景对抗，破风板部分的研发也随着时间的推移逐渐向多元化演进，下面是1995-1998年间几支车队的破风板区域设计，可以看到它们之间具有明显的差异。

　　到了1999年，一个关于破风板的著名争议事件发生了——FIA在赛季即将迎来收官战，埃尔文与哈基宁的战争进入白热化阶段时宣布法拉利在马来西亚站的成绩无效，原因是F399的破风板设计和技术规则的3.12.1条相违背。

　　3.12.1条规定赛车上前轮之后33cm到后轮之前33cm的部分的部件，如果从车辆下方可见，则只能位于参考平面或者某个水平踏面上（后视镜除外）。但是法拉利的破风板垂直面是向外突出的，这导致这个垂直面本身有一小部分投影落在了破风板踏面投影的外面（小图黄色高亮区域），而这个有意无意的错误正巧被赛事干事在赛后车检的时候逮到了，于是F399被判定存在技术违规，当站成绩取消。

　　法拉利马上提出抗议，他们表示这只是生产上的缺陷，并且对FIA的测量方式提出了质疑——进一步的测量结果显示该踏面外沿和垂直面投影外轮廓之间的距离差能够落在技术规则3.12.6条要求的±5mm范围内，而不是赛事干事赛后车检时测得的10mm，法拉利在马来西亚站的成绩最终被恢复，不过这并没有帮助埃尔文在日本站拿下世界冠军，英国人在收官站以两分之差惜败于哈基宁。

　　时间进入21世纪，破风板迎来了更激进的发展，车队们开始在破风板本体以外的部分进行研发，试图进一步压榨这一区域能够带来的性能。下面这组图是2000-2008年间不同车队在不同时期的破风板设计，这也是F1的气动套件朝着巅峰迈进的一个缩影。

　　到了2009年，F1迎来了规则的巨大变动，当时规模尚小的超车工作小组通过更改前翼、尾翼的尺寸，削减车身气动套件等一系列手段企图增加赛场上的超车次数，破风板也是限制对象之一。FIA的计划原本是彻底消灭破风板这一部件，但经过各车队的抗争，FIA还是留下了一小块区域让车队继续享受破风板带来的好处，当然，是在相当严苛的规则限制下。

　　BGP作为当赛季的冠军，虽然经费相当有限，但他们也抽出人力物力对这方面进行过小规模升级。BGP001在赛季后期换装了更高，更长的三角形破风板（小图），取代赛季初期使用的较短的阶梯形破风板。

　　2014年，F1进入涡轮混动时代，车辆气动方面的规则也发生了一些变动，随着吹气扩散器的正式移除和一系列其它修改正式应用，2014款赛车的下压力大幅度降低了。同时，由于新的PU引入，赛车的重量也急剧上升，这直接导致那一代赛车的圈速大幅下滑，在铃鹿赛道上险些被日本Super?Formula拉爆。为了提升F1的速度（防止F1输给所谓二线赛事的尴尬场面出现），FIA开始紧急寻找对策找补，在经过两年的准备之后，2017款赛车横空出世。

　　在2017年的气动新规中，FIA首先放开了对破风板区域的限制，更大、更复杂的结构被允许出现在新的赛车上，这给了设计师们极大的自由发挥的空间。这不仅催生了大尺寸的破风板，同时也导致各种复杂的外形和繁多的连接件的诞生，车队们希望把破风板与其周围的结构通过物理方式连接起来，包括turning vane和侧箱百叶窗在内的部件最终构成了一个复杂但和谐的整体。

　　你可能会发现车队们开始使用一些小花招在规则的边缘游走，这包括了在底板附近的一大堆开槽，让破风板簇的最下层形成了非常复杂的结构。为了不重蹈1999年法拉利犯规的覆辙，车队们还在开槽相应的投影面上把上层部件的相同位置开了槽。

　　为了稍微对这些车队进行一下限制，FIA在2019赛季前出台了一些关于破风板的规则修订，主要是将破风板的高度上限下压了150mm，然后在x轴方向放开了100mm的自由空间。

　　不过这样的规则修订显然力度不够，之后的两个赛季中赛车还是越来越快，直到今年对底板进行了一刀大砍。

　　虽然会有很多人对2022赛季的F1砍掉破风板这一举措感到欢欣鼓舞，但无可否认的是复杂的破风板结构是现代F1气动套件急速发展的缩影，我们甚至有理由认为近年的F1破风板就算挂在艺术博物馆里也没有丝毫不妥，他们完全可以与一些精美的艺术品相提并论。