F1技术分析：沙特站，红牛和法拉利为何采用了完全不同的尾翼设置

上周末在沙特，几乎所有车队都对尾翼进行了不同的实验。吉达赛道全油门路段比例极高，以至于赛车尾部的阻力对圈速的敏感性仅次于蒙扎。

但不同的赛车设计哲学都会在下压力和阻力之间取得平衡上采用不同的方式，同时沙特站只是新规实施后的第二场比赛，车队仍在学习了解他们的赛车在各种不同设置下的性能。

从沙特站正赛过程中，我们仍然能看到梅赛德斯较为严重的海豚跳现象，这种现象就是在之前声称已经解决了海豚跳的法拉利也有不同程度的发生，说明该问题进一步的复杂化，而赛车的下压力设置也与海豚跳现象的发生有着紧密的联系。

因此，仍然受困于海豚跳的车队倾向于下压力更小的尾翼设置，以防止后悬挂形变过多而触发海豚跳。那些受海豚跳影响较小的车队，比如法拉利车队可能会发现稍微多一些尾部下压力是有利的，尽管直道尾速在吉达非常重要，但通常仍然可以在中等下压力的情况下跑出有竞争力的圈速，因为高下压力尾翼在弯道里会提供更大的抓地力，所以直道尾速的劣势在整圈速度来看有时并没有那么大，较高下压力的赛车在弯里可以获得一些优势，不但可以更晚地刹车，而且在出弯时，可以更早地踩下油门。

从排位赛勒克莱尔和佩雷兹的圈速对比就可以看出，在弯道众多的第一计时段，法拉利赛车通常可以领先红牛赛车0.3秒以上，而在直道上，红牛赛车挽回的损失也通常是0.3秒左右，如果不是佩雷兹的超长发挥，以及勒克莱尔在8号和9号弯的小失误，法拉利在吉达比红牛更快应该是大概率事件。

此外，需要重点提示的是，更大的下压力往往可以更好地保护轮胎，维持轮胎的工作窗口。这就是法拉利遵循的原则。如下所示，尽管巴林赛道被认为是中高下压力赛道，但他们在萨基尔和吉达采用的尾翼之间几乎没有区别。

两站比赛，法拉利所采用尾翼的区别主要在于，沙特站的尾翼襟翼的下缘曲率更大，这等同于增加了襟翼的面积，同时减小了主翼面的面积，考虑到造成大部分阻力的是主翼面，而不是襟翼，所以在尾翼主体结构没有太多变化的情况下，法拉利赛车的尾部下压力是减小的，同时因为襟翼面积的变大，当打开DRS时，赛车的尾速可以更高，在巴林主直道上，法拉利的尾速通常只有317公里每小时，而在沙特27号弯之前的直道尾速，法拉利可以达到322公里每小时。

红牛周五在自由练习赛中尝试了他们的巴林版尾翼，但最终还是选择了较低下压力的尾翼设置，红牛赛车尾翼提供的下压力明显低于法拉利。虽然红牛RB18仍然保留了勺形尾翼的形状，但尾翼主翼的面积和攻角都更小，所产生的阻力也会更小；另外襟翼上缘与垂直端板的连接部位的曲线没有像巴林站那样圆滑，这有利于尾翼两侧阻力的减小。因此，我们在吉达看到法拉利在弯角处更快、刹车更晚；而红牛在直道末端更快。

上图为巴林，下图为沙特

上图为沙特，下午为巴林

我们也在巴林看到两支车队类似于沙特、不同下压力的尾翼设置模式，虽然在巴林，赛车的总体下压力更高。偏爱更高下压力设置的法拉利赛车同样在巴林的弯角里比红牛更快，而红牛在直道末端更快，但法拉利更好的加速性能更胜一筹。

由此看出，在巴林和沙特阿拉伯这两个对下压力要求完全不同的赛道上，法拉利更倾向于高下压力尾翼，似乎红牛赛车的文丘里底板能比法拉利产生更多的下压力，所以它不需要太大攻角的尾翼来获得相同的总体下压力，但也可能没那么简单。再看，尾翼和梁翼的组合对底板性能也会有影响。通过尾翼与扩散器之间的气流越强，梁翼所产生的下压力就越大。换句话说，红牛赛车利用尾部梁翼分担了尾翼所形成的一部分下压力，同时也减少了尾翼的阻力，这似乎更加合理，也是因为地面效应所带来的优势，根据伯努利方程，当赛车的速度更快时，由赛车底板所产生的的下压力将更大，这与以往的赛车不同，以往的赛车在悬挂高度不变的情况下，底板所产生的下压力几乎在很小的区间内变化，而2022款赛车由于速度提高，底板所产生的下压力将与速度的平方成正比关系。

因此，尾翼越大，后悬挂会被压缩得更多，底板离地间隙会越小，底板下的气流流速会越高，地面效应会越明显，赛车在中高速弯里的速度也就越快！但当尾翼形成的阻力达到一定程度时，这种回报会减少。总的来说，地面效应概念确实比上一代赛车更加鼓励车队使用更大面积和更大攻角的尾翼，在这一点上，似乎法拉利车队走在了红牛的前面。

如果我们将海豚跳现象纳入这个分析，就可以看出法拉利对这方面的理解更加深刻，尤其是法拉利赛车保留了一定程度的海豚跳，并人为地限制底板高度的变化不足以造成底部气流失速，这样就可以保证赛车在中高速弯内的抓地力，同时也可以避免海豚跳所引发的地面效应失效而导致的下压力断崖式下降。

而红牛赛车所采用的防止海豚跳的做法是增加后悬挂高度，同时用更小下压力的尾翼，这么做确实可以一定程度减小阻力，但却以损失较多底板下压力为代价。而红牛赛车使用更低下压力的尾翼设置也有可能是无奈之举，因为它的文丘里底板能比法拉利产生更多的下压力，如果采用和法拉利一样的高下压力尾翼设置，则可能更容易触发海豚跳现象。

无论出于什么原因，法拉利的尾翼所产生的下压力比红牛更高，造成这种情况的另一个因素可能是法拉利动力单元的加速性能。GPS数据分析表明，法拉利引擎的加速性能要比本田更好，根据伯努利方程，这能让赛车在相同的时间内更快地获得下压力，尽管直道尾速会慢。

随着赛季的升入，我们将在更多不同特性的赛道获得更多数据，两种风格的尾翼设置孰强孰弱将更加清晰，但就目前而言，围场里两辆最快的赛车正在以完全不同的方式产生具有竞争力的圈速，至于接下来两支车队在现有基础上能有更多的发展潜力还需要再过几站才能有明确的定论。