莲花88:柔性空气动力学始祖,最后的地效神车
莲花88:柔性空气动力学始祖,最后的地效神车
近几天2025赛季更严格的可变翼片规则出台,人们纷纷议论红牛和迈凯伦又能整出什么新花样来。有一支底蕴车队暗自发笑:变形前翼?Mini DRS?弱爆了。我们在44年前就造出了柔性底盘。
莲花88
70年代的F1严重依赖地面效应。赛车高速行驶时,空气快速流过车底,在车底形成一个低压区,于是车身上下的压差将赛车紧紧地吸附在赛道上,这就是地面效应的基本原理。如何维持低压区,是设计地效车的关键。当时的主要设计是侧裙,以及后来的滑动侧裙。侧裙就是在侧箱下方安装一块长条,和地面仅留有极小的缝隙,可以密封车底的低压区,防止车底的高速气流从侧面流失,导致低压区泄露。侧裙大多由金属或橡胶制成,莲花甚至还测试过用毛刷构成的侧裙,只不过效果并不好。极端的就是布拉汉姆BT46B风扇车,用风扇直接把车底的空气吸走。
莲花79的侧裙
前几年纽维还谈到过,地效车的关键在于稳定性。过去的低压区形成完全倚靠车底空间的密封和赛车的姿态。那时赛道路肩都很颠簸,骑上路肩或冲出赛道会使得赛车离地间距不稳定,进而导致低压区泄露,甚至会损坏侧裙。考虑到70-80年代赛车的稳定性,常见的悬架断裂,爆胎和碰撞导致的抖动,则会导致赛车上下方压差陡然变化,引起下压力瞬间丧失,甚至是产生升力而螺旋升天——直到00年代类似的事故还在原型车上时有发生。
飞行的GT1/原型车也是类似的原理
车速和下压力越来越高,安全性却没有提升,于是1981年FIA决定削弱地面效应。新规则禁止了流行的滑动侧裙,还增大了车身离地的最小距离的限制。其他车队只能靠调节悬架来缩小离地间距,硬得要死的悬架确实能有效地维持低压区,但对车手来说完全是灾难性的体验。
不过科林·查普曼绝不会就此放弃莲花赖以生存的地面效应,于是他想出了一个天才思路——双底盘。莲花88被分为三部分,单体壳,包括侧箱在内的下部底盘和赛车顶面的上部底盘。这三部分被柔性连接——也就是弹簧连接。下部底盘承载赛车的重量,而上部底盘承受下压力。随着车速提升下压力增大,上部底盘被下压,压力传导至下部底盘时,下部底盘也会向下运动,赛车离地间距就会减小。因此不需要滑动侧裙,也不需要改变悬架,双底盘就能实现对车底区域同样的密封效果。莲花88没有巨大的前翼和尾翼,还是能产生夸张的下压力。这也是为什么88作为80年代初的赛车,外观十分独特,圆润的流线型甚至有些复古。
莲花88结构示意图
由于下部底盘和单体壳也是柔性连接,下部底盘单独运动来缩减离地间距,单体壳本身的高度并不会变化,因此车手不会在驾驶过程中受到额外的颠簸。这一招同样避开了赛车最小离地间距的检查,因为车检时都是静态检验,但莲花88只有在高速行驶时,离地间距才会发生变化,因此按照当时的规则,这台车是可以过检的。甚至按照如今的离地间距规则——依靠测量赛车底板下方木块的磨损,莲花88也是合规的,因为贴近地面的只是两块薄薄的侧裙,完全无法测量间距。
上下分离的莲花88
在测试中两位车手曼塞尔和德·安杰利斯都表示莲花88的下压力水平非常出色,但其他车队坐不住了,这样恐怖的设计很可能会断层式领先。多次的抗议使得FIA宣布88不合规,规则书中新加入了一条:涉及到弹簧连接的空气动力学套件一定不能运动。查普曼找到英国皇家汽车俱乐部的老朋友们,希望他们能在FIA那里起作用。但FIA也是丝毫不让,他们甚至威胁莲花,如果在英国站使用88,那么他们就会被从WCC中除名,而英国站会变成非锦标赛赛事(不算分)。最终科林·查普曼屈服了,放弃了他的绝妙设计,换回了原有的莲花87。
外观迥然不同的莲花87
只不过作为一台半原型车,莲花88并没有表现出它在纸面上或者风洞中的强大实力。事实上,它在赛道上是一个彻头彻尾的灾难。车手德·安杰利斯指出,莲花88在赛道上十分难以操控。正常情况下的确下压力大得惊人,车底的气流倒是不会从赛车侧面泄露,而是会吹进赛车构造的内部。这甚至比气流泄露还要危险,因为进入赛车内部的气流不仅会导致下压力的丧失,还会产生升力。因此莲花88在实际驾驶中遭遇了严重的海豚跳,远比2022年更严重。于是在FIA宣布88不合规之后,德·安杰利斯长舒一口气,终于不用和这台不可预测的怪兽肉搏了。但直到88被禁,它仍然是一个半成品,就像2022年的新车一样,一开始都难以驾驭。但我相信,如果给查普曼和莲花足够的时间,他们一定能发挥88的全部实力,将其变成赛车史上的一个奇迹。
又发生了几次严重事故后,FIA在1982年彻底禁用了地面效应,直到2022年才解禁。莲花88成了地面效应时代最后一个伟大尝试,只不过它从未参赛,甚至从未真正完成研发。它拥有何等的潜力和可能性,也成了F1历史上一个永远无解的迷。莲花88可以说是柔性空气动力学的开创者,类似的设计直到2010年代才再次出现,只不过当代的柔性翼片利用的是碳纤维部件的弹性,和88的整车变形原理并不相同,当代赛车构造也让双底盘设计无法再现。其实F1设计师的天才思维并没有今非昔比,只不过规则越来越完善,使得60-80年代的革命性创新难得一见,设计师只能在细节上用心。但F1就是这样,所谓方程式,正是要在严格的规则约束下进行研发。
真正的88只生产了一台,现在仍然在古德伍德等经典赛事中出现。但在1981年英国站,莲花放弃使用88参赛后,他们将两台前代87赛车——2号和4号底盘,升级成了88的规格参加练习赛。在银石之后,它们都被换回了原本的87规格继续使用。有趣的是,2020年一台“88”在日本被拍卖。其实这是当时曼塞尔在银石练习赛开的那台87/2,也许是为了增加其收藏价值,在赛季中被改回87后,这台车又被改成了88。
出现在日本的87/2