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2016年2月21日，梅賽德斯車隊在西班牙巴塞羅那正式發(fā)布了2016賽季F1新車W07。在新賽車上奔馳帶來了一款全新的前鼻錐，S-duct成為其最大亮點，通俗講也就是“鼻孔”，以下帶您了解這一設(shè)計的原理。

雖然奔馳這次帶來的S-duct鼻錐引起了人們的關(guān)注，但在賽車鼻錐內(nèi)設(shè)置通氣導(dǎo)管并不是什么新的想法。英國蓮花汽車的傳奇設(shè)計師柯林·查普曼在上世紀(jì)80年代的Lotus 80賽車上使用了這個設(shè)計，以增大賽車的下壓力。

柯林·查普曼通過在賽車鼻錐內(nèi)設(shè)置通氣管道，誘導(dǎo)鼻錐下方的氣流，以便在鼻錐下方產(chǎn)生低壓區(qū)。另外為了增大地面效應(yīng)，進一步提高賽車下壓力，他還設(shè)計了前翼和鼻錐裙邊，如下圖所示。

柯林·查普曼的設(shè)計（上：前翼；下：鼻錐裙邊）

在幾次試驗后，柯林·查普曼選擇只保留鼻錐裙邊，認(rèn)為這樣是最好的方案，但蓮花車隊的賽車手卻不這么認(rèn)為，因為鼻錐裙邊很容易與地面失去接觸，導(dǎo)致前輪失去下壓力。

蓮花Lotus 80賽車

法拉利發(fā)現(xiàn)正常情況下鼻錐阻礙了前翼表面氣流的流動，這降低了前翼的效率，并且會在鼻錐下方產(chǎn)生了高壓區(qū)，增加前輪升力。如下圖所示。

法拉利的空氣動力學(xué)團隊通過鼻錐內(nèi)的S型導(dǎo)管，將鼻錐底部的高壓氣流導(dǎo)向鼻錐上方，這既減小了鼻錐下方的高壓區(qū)，也增大了前翼表面氣流速度，進一步提高了賽車下壓力。并且這也給后翼創(chuàng)造了更均勻的來流，提高后翼的效率和行駛穩(wěn)定性。

從下圖可看到法拉利“鼻孔”的出口，分成上下兩個出口有助于出口氣流更好的與已經(jīng)流過車身的氣流融合，降低車身周圍湍流度。

鼻錐上方的出氣口

鼻錐下方的進氣口

雖然“鼻錐開孔”對增大賽車下壓力是有利的，但也在一定程度上增加了氣動阻力。

雖然“鼻錐開孔”從原理上來看對增加賽車下壓力非常有利，但從實際安裝情況來看卻有一些缺點?！叭肟凇钡奈恢帽仨毦_的與前翼和襟翼的角度相匹配。換句話說，空氣流經(jīng)前翼前，必須找到流向“鼻孔”的方向，如果前翼角度過小，空氣將會沖過“鼻孔”，如果角度過大，空氣又到不了“鼻孔”位置。同時在這兩種情況下，鼻錐開孔的設(shè)計將會導(dǎo)致賽車氣動阻力增加，而賽車的下壓力與鼻錐不開孔的情況幾乎是一樣的。

這就是為什么法拉利決定，只在那些對下壓力要求很高的賽道中使用這一設(shè)計的原因。因為這些賽道上，很小的下壓力差距就可以決定比賽的勝負(fù)。

增加的三角斜翼

此后法拉利的空氣動力學(xué)團隊做了一些改善，在鼻錐下方進口的每一邊安裝了三角形的斜翼，增加空氣通道效應(yīng)。翼面有助于推動空氣向上流動，增強底部孔的效率。因此在下壓力上會更好，盡管這增加了氣動阻力。

但奔馳S-duct的進氣口設(shè)置在前翼板下方腫塊的正后方，可使得進入進氣口的氣流最大。

奔馳S-duct進氣口和出氣口

奔馳S-duct內(nèi)氣流流動示意

在F1賽場上，增加賽車下壓力，提高彎道速度和高速下的穩(wěn)定性，始終是比賽制勝的法寶，各大賽車隊也會持續(xù)在F1規(guī)則允許范圍內(nèi)，通過各種空氣動力學(xué)套件提高比賽成績。