写在最前
作者是一个2024年参与最后一届车队比赛的空套佬,在23及24年大概也是做过一些有用工作,并参与进WUTE的参赛环节,也依托车队平台得到过一些还算可以的比赛成绩,对于赛车局部气流处理有过一段或几段的扣细节经验。
在大学已经毕业,参与了与气动无关的,加班频繁,甚至会加到十点的工作的情况下,我深知自己已难以进一步提高自身能力,且自己并非精力充沛的那一类型,即使有相应的规划也比较难以让自己转向气动类型工作,并难以在进一步在自己喜欢的这个领域再有一定建树。所以我希望能够留下一些自己的理解,能够对于一些对涉及到我所提到的赛车部件提供一些设计帮助。
25年看到很多对强队盲从,去设计一些明明属于边角料性质的导流翼片、板子等附加部件,而使赛车的cla上升到5+,5++甚至于6的,暂且不提对于经费充足的车队这样做如何,对于相对困难的车队还去这样做空套设计显然是不够有效率甚至可以说是没有意义的,这里我强烈建议在做设计的时候要知其然并知其所以然,同时对自身气动设计的基础性问题有一个认识,然后在对气动布置以及翼片设计优化完毕再针对整车流场进行更多的附加部件设计。
以下近似于开团的这段话完全未与自己曾经车队有所交流,尽管我并非对以下队伍有任何恶意,如果认为我说的不对也请不吝讨论,但如要追究并反向开团,我强调这段话仅代表我个人观点与车队无瓜:
25年截至9月,我见过几个比较有印象在流场规划上出现明显问题并拥有较高cla的车队,这几个车队在看到车底以前,有几个共同特点:不怎么理解车身前部套件的性能特点并不能利用好涡流的流动,有的甚至制造与有利涡流相反方向的涡流,并削弱前部有利涡流的强度(比如某个在车身上加了两个展弦比小的离谱的,翼展都没有够到前轮内侧的,高攻角肩翼,且尾翼加了一万个小耳朵的车队),而在关键的需要附加部件的地方又空空如也(比如某个有个巨大的前轮减速器但完全不对它进行处理,并在前翼上加上了高度很高但并不能拉出很强涡的flag,还加了好几个小耳朵的车队),最后通过较大的车身体量暴力的把赛车下压力水平提到了23到24年top级车队所拥有的cla,但其他性能却不好说,有的车队把自己好的底子霍霍的很乱,而有的车队把自己不太好的底子用屎山的方式给堆了起来。这样做设计显然舍本逐末,会建立起设计优化时对加法的依赖性。在23年WUTE赛车中途设计阶段,不依靠任何附加部件的情况下即可达到5.5的cla水平(WUTE2025赛季杨队大一新生时就搞出来的妙妙前翼),而在2024年的优化中,若不是前悬架的大幅加粗,甚至一度接近到6.0(以上所提到的车队在布置显著更好的情况下有没有比这个cla高请自查)。而WUTE在23到24周期的赛车在气动上显然是个小体量的布置,它不存在比较长的轴距的同时也不存在比较窄的车身,还有对侧翼来流有较大破坏的前悬减震器(感谢悬架组的理解今年已经不这样做了),能够达到比较高的cla的原因几乎完全依赖于有效的基础设计(而不是一加就是三四对的小耳朵)。
梁老师在他个人编撰的,全国车队几乎都以它作为气动入门基础书籍的著作中一直有一个或明说,或暗指的观点:做空气动力学套件需要脚踏实地,不能将它视为空中楼阁。从VD角度讲,气动没有好的底盘,再好的气动仍然是个累赘;从自身性能提升角度讲,不能理解自己的赛车流场,盲目模仿强队赛车设计,而不寻找自身基础设计问题,只靠附加部件一点点的抓性能,追求cla的盲目上升,也同样是空中楼阁。
文章呈现形式
由于本人学术用语使用确实比较差,逻辑叙述能力也不够好,我希望能够以一种杂谈的形式来进行,文章的写作目的也更类似于提供一定的设计思路而非手把手教学,故将会以相对口语化以及非量化的方式呈现出来。这是我想做的杂谈的第一系列的第一篇,如有更好的思路或更好的呈现方式也请不吝赐教,但是这里的整体思路并不推荐气动基础不足的车队模仿,因为你们的首要任务仍然是让自己的赛车用基础部件就可以达到很好的性能,这个很好是基于你赛车的整体很合适,能够为赛车带来正向的提升,它可以很轻,有4的cla并具有很稳定的敏感度,也可以cla很高并与底盘相互有匹配,而不是加了一堆附加部件还只有5左右的cla,造出来发现悬架没适配跑着跑着前翼还要犁地。
前轮WAKE?
我认为能够阅读这样一系列文章的各位不需要我来解释什么是前轮WAKE,也不需要我去解释其成因,故这里主要叙述一下其对于整车流场可能造成的破坏:
1、对于近地面气流,前轮WAKE以射流形式,低能气流向内侧大幅度侵入,如果处理不当或压根不处理会导致侧翼/侧扩入口受到严重影响,这里随便举个例,2023年WUTE车队赛车有一组不是很成熟的前轮WAKE处理方案,并导致了赛车侧翼前方有乱流混入。如果不处理,乱流的向内侵入程度还要更高,在某音刷视频的一天,我看到南航的哥们发了个概念车,我发现他的WAKE的处理,只存在于在侧翼前方入口加几个fence,那这样处理对于FSAE这种规则,前轮内侧完全没限制部件的规则,处理方式未免有些过于被动,这样属于先侵入再给他赶出去,考虑在前方直接给他推走显然是更积极也效果有能力更好的方案,积极处理总比亡羊补牢好,对吧?

上方为来流方向,视角为仰视
2。对于非近地面气流,前轮WAKE以上抛的形式主要存在,这和前翼的上洗有一定关系,它的影响主要来源于因为侧翼正面的高压存在,被外推到前轮正后方,有破坏侧翼外侧正前方的来流质量的情况发生,这里暂且不是我们讨论的重点。
基于中国赛的WAKE处理方案
那么为什么我要提到针对于中国赛呢?因为当我们将眼光放至欧洲规则,会发现他们的前翼宽度是不限制的,很多人包括我自己其实在一开始都认为对尾翼后方进行开放设计影响比较大,但在某天我突然意识到错了,实际上欧洲规则中影响最大的就是前翼宽度的变化,它为前轮处理WAKE提供了更多的可能性,例如24年KIT的赛车前翼设计。在这样的情况下整车气流分配方式可以出现很大的变化,这使得欧洲赛车产生了许多对于国内赛车并不常见的设计。

KIT这种属于非常极端的基于欧洲前翼宽度的前翼WAKE处理
在KIT这样的处理下,前轮前方气流因为其外侧的抬高,不会产生过大负压,会产生更小的内洗,故并不会受到过大阻挡,能够较为顺畅地向外流动并不会产生过多低能气流。这样前翼与侧翼的气流来流几乎完全是同一股,前翼的来流直直的向后流动,并流入侧翼。
在不长时间前,我某天突然从梦中惊醒,我突然明白了为什么欧洲赛车喜欢将前翼最外侧向上抬高,就是这样的原因,这里就要晒出24年很有意思的WUTE和TUB赛车的合照(请忽略图中我的颜值黑历史(已打码

二者前翼变截面有趣的正好相反
根据深技大庞老师的描述,在相同设计下欧洲赛车这样宽度的前翼本身WAKE就会减小。这显然与前翼的内洗强度比较有关,对于欧洲赛车,前翼内洗会受到前轮高压的直接阻挡,而对于中国赛车,前翼内洗则从刚开始就已经位于前轮前方高压内部,并不能受到阻挡,故欧洲赛车能够执行以外洗为主的前翼端板处的气流处理,甚至可以说前轮的高压是利于这样去处理前翼端板处的气流的;而对于中国赛车这样处理会使前翼端板内侧的气流受到前轮高压的强烈影响,而受到极大的逆压梯度,最终在前轮前方大幅度的气流分离,这样最终会导致前轮的WAKE显著的增大,相同的方式,结果却与欧洲赛车起到完全相反的作用。
根据以上描述各位不难(或者有点难,反正我琢磨了两年多)看出,在中国赛前翼不能宽于前轮的要求下,处理前轮WAKE需要的做法不是把气流向外抛出,这是违反气流的流动规律的处理方式,实际上对于中国赛前翼,应该着重对内洗气流的后续处理进行研究,而不是模仿F1为了保护前翼下压力对内洗进行各种阻挡,实际上,处理得当的内洗气流不光不会减小前翼的下压力,还可以通过有效的处理使得内洗气流在总压恢复后成为侧翼的来流来源之一,如图,红色为可用气流的流向。

中国赛理想的侧翼来流应为上图这样
对于很多处理为将前翼端板向外扭,或者在此处设计多片外洗翼片的车队,他们的来流则更像下图,蓝色为不可用气流的范围。

这同时也是图中这台车实际的来流情况,但介于该赛车空套整体为20年的设计,实际在当年也算很好
以上思路的启发要感谢谢师傅曾经的指点。
但让前翼的内洗可用真的就是简单的不管内洗气流就行吗?其实也不是。对于前翼内洗来说,我们可以很快的发现(也许也不快?我这个也琢磨了一年才发现盲点),前翼内洗所经过的地方,在其方向上具有巨大的截面面积的扩张率,即内洗在经过端板到达翼片下方时,会遇到这样的巨大的空间扩张,于是它绷不住了,会在这里大幅度的分离。这里我不附上图片了,各位自行查阅自家赛车仿真在该处的流动,看是否有如此的情况发生,你会回来赞同我的。