如果說軸距越短操控性越好,那為什麼 F1 賽車的軸距那麼長?

如果說軸距越短操控性越好,那為什麼F1賽車的軸距那麼長?如果說輪胎扁平比越低操控性越好,那為什麼F1賽車的輪胎扁平比那麼高?


空氣動力學中收益最大但最不穩定的是地面效應,加減速或路面起伏時會發生車身姿態的俯仰,導致車身離地間隙及rake angle變化。而這兩個參數的變化對車底氣流影響非常明顯,會導致下壓力以及氣動力在前後軸的分配比例的變化。
加速度更大,離地間隙和rake angle的變化量就更大。F1不僅加速度大,速度也很高。而氣動力與速度的平方成正比,所以如果處理的不好,加減速時很容易引起氣動力的巨大變化。一不小心可能就起飛了…

軸距長了抗俯仰能力會變強,這對於地效賽車來說也算是提高了操控性吧。


以空氣動力學為設計出發點,延長車身軸距
法拉利的新車,通過查看技術參數就可以發現的變化是,軸距大幅增加了,而這背後,隱藏著巨大的學問。法拉利老車型248F1的軸距為3050毫米,新車F2007達到了3135毫米,增加了85毫米之多。這在大多數車隊都在為新規格的普利司通輪胎而縮短賽車軸距、前移重量的情況下,似乎讓人費解。
  對此,法拉利的底盤總監科斯塔(Aldo Costa)這樣說道:「這純粹是因為空氣動力學。我們不相信在本質上會對車輛的動力學造成巨大的衝擊。相反,這為我們以更好的方式發展空氣動力學創造了更多的可能。」
  但科斯塔的話,或多或少在弱化加長軸距帶來的負面效應。關於這點,我們需要先了解一下新輪胎髮生的變化。冬季測試期間,普利司通方面已公開承認,與上賽季相比,新輪胎結構明顯更弱了;不論是前胎還是後胎,都比兩家輪胎供應商提供輪胎的時期要弱。但是後輪扮演著更大的因素,這正是大多數車隊縮短賽車軸距、前移重量的原因。

  回到法拉利的新車,車隊在新車發布會上表示,F2007增加的85毫米全部用於駕駛艙和前輪之間。以這種方式增加軸距,將對賽車的重量分配帶來主要衝擊,必然造成賽車的重量後移,顯然這與普利司通的新胎特性是背道而馳的。那麼法拉利為什麼要這麼做呢?這又牽涉到另一個因素,新的撞擊測試規則。
FIA在本賽季,引入了更加嚴格的車尾撞擊測試,造成車尾的氣流效率受到影響。法拉利的空氣動力學小組認為,奪回由於新尾錐造成車尾損失的下壓力,比名義上的重量分配要求更重要。而且模擬工具告訴他們,即便是後軸的負荷增加,但只要能製造更強的後部空氣動力學抓地力,以防止後輪出現滑動,同樣能緩解後胎的負荷。換言之,加長軸距帶來的負面效應,是可以通過空氣動力學來克服的。
  至此我們可以發現,法拉利在設計賽車的首要出發點是空氣動力學,而不是如何去適應輪胎。當然,這也是很自然的,因為法拉利憑藉與普利司通多年的合作,早已知道日本輪胎的秉性,即便是新胎髮生了巨大的變化,法拉利也不會落在他人之後。

F1賽車大多數都是過的高速彎,但長的車身在城市賽道就比較吃虧,比如那個馬來西亞站,急彎太多對車胎損耗很多


第一眼看成了兩個相同的問題...
軸距而言,長軸距和短軸距對彎中表現影響不大,即使在摩納哥也一樣,稍短的wheelbase優勢有限,所以這也不是車隊使用長軸的首要理由。
為什麼使用長軸,因為長軸具有空氣動力學方面的優勢。長軸距能在車身周圍使用更大的空間去管理氣流走向,例如利用前軸和側箱間的空間管理渦流,利用大麴率半徑的可樂瓶區域去降低阻力,製造下壓力,完善設計。另外,長軸距賽車的重量分配相對友好,對輪胎而言。長軸版賽車把最重的引擎,變速箱,油箱放到一個中間位置,把車手位置前移,而不是把這些結構堆積在靠近後軸,對後輪的壓力會相對小,而且更易布置大油箱。

扁平比的問題
一個很大原因是錢。
改扁平比意味著要重新收集數據,研發技術,建造模具,而F1輪胎供應商時常出現一家獨大,沒必要去冒這個風險,即使有競爭,也會由於政治因素以及降速呼聲而選擇守舊。
賽車是按13寸設計的,包括懸掛,剎車,改扁平比意味著燒錢不說,駕駛感覺是會完全改變的,它會更快(而且更丑),安全性也是一個原因。
至於簧下重量,並不知道能減少多少。


先引一段虎撲F1論壇雪鳥版主在2010年的一段文字:
」今年新車一發布許多朋友就開始注意軸距問題了。早在前幾年一些車隊對長軸距的偏好也招來了許多猜測。由於現在的引擎長度都是非常確定的,以及油箱在重量分配中的重要性,基本上是由油箱長度,變速箱長度,以及車手與前軸之間的距離來決定軸距的。

軸距長度經常被認為是賽車適應快速彎角還是慢速彎角的主要因素。該假設說短軸距的賽車在緊湊的慢速彎角表現較好,而長軸距的賽車在快速彎角表現更優秀。這一假設被證明是完全錯誤的,最長軸距的賽車與最短軸距的賽車軸距之差只在幾個百分點之間,肯定不會對賽車通過摩納哥回頭彎的表現有決定性影響。事實上,摩納哥的比賽就是最好的證明,因為最近幾年長軸距的賽車也經常在此獲勝。我被告知,單純軸距變化百分之幾,對速度的影響只有千分之幾秒。

那麼如果長軸距不能讓賽車更靈活的話,為何它這麼重要,車隊們對軸距數據也秘而不宣呢?有兩個原因:重量分配和空氣動力學。那些決定軸距的組件,同時也是賽車重量的重要方面(車手65公斤,引擎100公斤,變速箱40公斤)。通過調整這些部件的安置策略我們就得到了賽車的基本配重。這非常關鍵,因為重量分配直接關係到賽車輪胎的工作情況如何。輪胎是獲得圈速的最重要來源,甚至高於空氣動力學,但也更難了解其特性。在2009年成功的車隊將49%的重量安排在前軸,賽車布局在取得重量配平中扮演主要角色,這樣就不必用過多的配重來達成平衡。如果你想將更多的重量前移,那麼你車手的足尖必然更靠近前軸,增長變速箱,將沉重的引擎向前推,以減少後軸的壓力。在做這些變化時,軸距有時不得不經常改動。

還有就是空氣動力學上的優勢,可能這要比配平更重要,因為從空氣動力學中要比從輪胎中更容易訛詐速度。車隊們希望增加空間容納氣流以達到設計師們追求的下壓力數字。這樣的設計思維經常導致長軸距,因為設計師們總是希望增加前軸距和側箱之間的距離以布置更大更有效的側分流板,或者增大引擎和後軸之間的距離,澄清可樂瓶區域。法拉利從前經常追尋長軸距的好處,2007年他們相對於邁凱輪在摩納哥的劣勢主要是因為惰性阻尼。今年寶馬的技術總監威利·蘭普夫告訴我賽車的軸距完全是一個空氣動力學家們操心的函數。

但,如果長軸距能帶來空氣動力優勢,又沒有靈活性的問題,那麼為啥大家不都把軸距作長呢。恩,長軸距的一個劣勢是軸距本身車體材質所產生的重量。長軸距的賽車需要更多的車體結構才能取得與短軸距賽車相似的硬度。那些資源嚴重受限的車隊無法承受友更貴重材料製造最輕量化材料的成本,而碳纖維鑄件本身又涉及到各自的工藝水平,這或許能部分說明為何法拉利關於製造長車軸的賽車,因為他們能承受昂貴的變速箱,以及輕質材料的價格。而邁凱輪作為所有車隊中工程水準最高的車隊,也能輕鬆應付MP4-25長軸距帶來的重量和結構問題。」
翻譯自斯卡伯格的blog。
-------------------------------------------------------------------------
長軸還是短軸,這是設計師大腦裡面的一個問題。
那麼題主的這個問題是從哪些說法中來的呢?
什麼軸距越短,底盤越低,懸掛越硬操控越好,真的是很扯。。。
其實呢想印證一下這些說法的話。
找一個像AC,LFS這樣的模擬賽車遊戲,照著上面做一下調校,然後你就懂了。

軸距短的車在彎中非常不穩定,前驅和後驅都會出現。
如果底盤過低的話,車身的響應速度會明顯降低,車頭的動作也會放緩。
如果懸掛硬就意味著在彎中抓不住地,會很容易打滑,極限會大幅降低。

房車賽用的輪胎尺寸一般為18寸,wrc是17寸。


並不是軸距越短操控越好。長軸距賽車在直道上和高速彎角會相對更有優勢,因為長軸距賽車可以有更多的空間採用更合理的空氣動力學設計。而短軸距的賽車在空氣動力學上會有相對較多的限制。(F1對空氣動力學要求極高,在此不詳細陳述了)但是短軸距賽車確實在之字彎和低速彎中擁有更高的靈活性。每個車隊的工程師都要權衡這些來設計賽車。
另外F1賽車裡有如此多的部件,引擎,變速箱,油箱,ECU....對了還有車手。這些都必須被工程師塞到兩軸之間,軸距必然沒法「越短越好啊」。
再說扁平比。在F1里對扁平比的限制主要來自規則。當下規則要求賽車必須使用13寸的輪轂,所以扁平比大也是沒辦法。現在也有提案提出在今後的比賽中採用18寸的大輪轂,並且輪胎商也進行了相應的測試。用大輪轂不但可以減少對剎車系統的限制(更大的剎車碟,更好的冷卻),而且增加了不少美觀度。(Formula E就是18寸的)但是老大不批我們也沒辦法,所以。。。就這樣吧。
睡眠缺乏中,歡迎指正補充。
===================================================
關於扁平比我說的不對。民用車即使是改裝車一般整備質量也在1-1.5噸,因此需要更大的剎車碟來緩解對剎車系統的大負荷而導致的剎車熱衰竭。而F1隻有650kg(不是特別確定),確實不需要民用車那麼大的剎車碟。更大的輪轂和剎車碟的確會增加簧下質量。(unsprung mass)從而影響操控。所以f1扁平比不會大。但是當下F1剎車系統熱衰故障發生頻率是很高的,所以目前的13寸輪轂並不是一個最理想的尺寸。


軸距的長短會影響在車輛在加速過程中前後軸荷轉移,下圖為軸距為1525mm和1700mm的對比(來源: [1] Adam Theander. Design of a Suspension for a Formula Student Race Car[D].
Royal Insitute Of Technology. 2004)。作者認為在滿足總布置和一定要求的情況下,縮短軸距能提高車輛通過急彎的能力。


關於輪胎扁平比


首先在一般道路上,包括山路撒歡。我真的不認為扁平率越高越好。在樓主這個問題上性能車和超跑對比方程式賽車有兩點很大的不同:

1車重
房車因為車重大,需要更大的剎車碟來散熱所以需要更大的輪圈來容納剎車碟。所以在輪胎直徑不能無限擴大的情況下,因為要考慮懸掛布置對空間的佔用。扁平率低只是妥協措施。而不是宣傳中的操控更直接,這點或許在賽道上能夠成立。日常使用中低扁平率的輪胎配合大多數改裝避震只能增大輪胎彈離地面的時間。
2重心高度。輪胎的直徑在重心不可能大幅度降低的情況下,的確是直徑大會比較好(可以去查一下性能車和超跑的輪胎直徑的差異),因為在輪距不變的情況下,輪胎直徑大會提高滾動中心的高度。在一般房車上提高滾動中心會使滾動中心到重心的力臂變短,這樣滾動力矩就自然變小了。這樣不用更硬的彈簧和避震筒就能獲得足夠的支撐,相對軟的彈簧會獲得更好的貼地性還有更好的舒適性。

所以方程式賽車首先是重心足夠低,不再需要提高滾動中心來配合。車重也只有600kg剎車碟材質也好所以小尺寸也可以滿足。


1 長軸距有利於車子在高速狀態下保持操控的穩定性,所謂的短軸操控好更多是針對低速狀態下而言的。

在狹小空間內短軸的操控優勢更明顯,首先更短的操控半徑是實實在在的優勢。Smart 這類小車在城市道路里多吊你們懂的。

而上了高速賽道之後,更大的操控半徑意味著更加精準的轉向。這個也很容易理解,軸距變長之後,車頭指向發生同樣角度的變化,你需要轉動更大角度的方向盤。同時高速狀態下你在彎道中修正方向盤的頻率也被降低。

2 在車身外部尺寸接近的情況下,更大的軸距意味著由空氣流動形成的下壓力能更好地分布於四個輪胎。

對於很多賽車來說,前軸以前和後軸以後的部分在設計上被安置了很多控制氣流的部件,這些部件的一個很重要的功能就是為整個車身創造下壓力,很多車子在研發的時候投入大量精力折騰這兩塊空間,來儘可能合理地分配前後輪胎的負荷。覺得很難理解的可以去搜索力矩的概念看幾張圖就能明白這種分配的原理,@Forza. Yan 的答案有講到。

總之假設下壓力總值是個定值,把提升下壓力的部件放在前軸之前和後軸以後,這種調節的效果更突出。典型的例子是一些重心偏後的車使用長尾的造型使壓力向後輪轉移。

將通過氣流獲得的下壓力按需求分配於前後軸,一般是為了提升彎道操控的極限和穩定性。但同時因為空氣的影響,下壓力是隨著速度變化的,不是個定值,車子在不同速度下表現出的抓地力特性也會變化。

要降低不同速度下這種變化對車手操控的影響,一般的做法是盡量把空動組件向兩軸之間移動。於是使用長軸距的車架成為了一種解決方案,今天F1賽車的造型便是受一些類似理念的影響。

而所謂的長軸距的車子有更低的起步抬頭的風險,其實我想車自身重心的影響也是一部分原因吧,軸距也跟重心分布有不小的關聯。

3 補充下,很多人在觀念上需要糾正的是,F1 這類高速賽車的所謂的操控和我們在城市道路上所謂的操控是完全不同的兩個概念,有些理念性的東西不能互相移植。


記得GTI W12軸距就很短,結果是直道王彎道亡。
操控好這個概念應該很多項參數相輔相成出來的吧而不是單一取決於軸距一個條件。


我覺得F1操控比大巴車好多了


高低扁平比,其實就是調教問題,地扁平比輪胎f1能跑幾圈?操控好壞跟扁平比沒關係,應該跟軟硬我關係,宿舍的問題


我覺得之上的回答有些主觀了,我來試著解釋一下,題主的問題問的是民用車上的規則,而f1賽車同樣是車但是差別太大,基本是質上的差別,並且完全不同於wrc wtcc等各種賽車

這個問題需要綜合回答,因為f1的輪胎和軸距是分不開的。f1的輪胎摩擦力極大,並且歲下壓力指數上升,但是車身非常輕,也就是慣性非常小。所以在f1上軸距變短帶來的過彎優勢被縮小了,即便是低速彎,由於強大的附著力,能夠保證很大的線速度極限,所以軸距短所帶來的角速度優勢在f1上被弱化了,但是長軸距在高速彎卻能獲得更大的穩定性,這是因為軸距起到了長力臂的作用。所以圈速下來,軸距長才是王道

至於輪胎,f1的胎要足夠的軟才能獲得最大的抓地面積,所以胎要厚要軟,扁平比要高,因為f1不同的支架懸架結構,不需要輪轂來提供縱向的支撐力,所以只需要把抓地力做到最大就好了。


根據清華大學余志生教授第五版《汽車理論》,您所說的輪胎扁平比學名為高寬比,定義為以百分數表示的輪胎斷面高H與輪胎斷面寬B之比H/B*100%。早期輪胎的高寬比為100%,現代輪胎的高寬比逐漸減小,目前不少轎車已採用高寬比為60%或稱60系列的寬輪胎。追求高性能的運動型轎車也有採用高寬比為50%甚至40%寬輪胎。高寬比對輪胎側偏剛度影響很大,採用高寬比小的寬輪胎是提高側偏剛度的主要措施。

上圖給出了四種輪胎的側偏剛度與載荷的關係曲線,可以看出高寬比為60%的60系列輪胎的側偏剛度有大幅度的提高。
側偏剛度是決定操縱穩定性的重要輪胎參數,輪胎應有較高的側偏剛度(指絕對值),以保證汽車良好的操縱穩定性。在相同大小的側偏力下,側偏剛度越大(指絕對值),則汽車在行駛過程中所產生的側偏角越小,側片現象會得到抑制。
錯誤之處,還請指出。
以上。


太容易操控就分不出勝負了.


不懂車的那些技術原理,就是看到問題突然腦洞大開了一下想到了答案:因為並不是軸距越短操控性能越好,且就算是這樣,車也不僅是看操控性能…為什麼得出這樣的答案呢?因為看到「軸距越短操控性能越好"我直接想到了軸距無限短的車…自行車…
捂臉逃走…


所以全球並沒有很多人能拿到F1駕照


可是WRC的車軸距不長吧?


我來表達下我的看法:
1.軸距在滿足底盤能提供足夠的下壓力的前提下越短越靈活,用極限的思想,林肯加長肯定沒菲亞特500靈活。
2.跟輪胎的構造,成本,和磨損有關。在比賽中的輪胎磨損極大,一場要更換幾次,太薄估計不抗噪且成本高。


F1賽車是在柏油路上行駛而且速度經常達到300以上,軸距太短會影響高速行駛的穩定性,軸距長也可以增加底盤強度!


F1採用抓地跑法。

F1車重僅600來公斤,卻能產生近2噸的下壓力,其中近2/3由空氣動力提供!

而所有由空氣動力提供的下壓力中,品位最高佔比最大的來自賽車的擴散器!

擴散器不像前後定風翼在增加下壓力的同時會大幅增加空氣阻力,它在通過地面效應增加下壓力的同時幾乎不會產生空氣阻力!!

賽車要想有效的利用地面效應,就會需要較普通賽車更長的軸距和更低的底盤高度!


F1 的重量都集中在後輪前
軸距再弄短的話。。。一個加速就能變飛機起飛了


命題不成立。不然Smart就是操控之王了~


推薦閱讀:

渦輪增壓汽車,猛踩油門,為什麼會有超過一秒的延遲?
職業賽車手的訓練項目都有哪些?
「小鵬汽車 Beta 版」會成為一款成功的互聯網汽車嗎?
韓寒和二環十三郎陳震飆車,誰會贏?
運動型汽車或者跑車輪胎選用更大尺寸的輪轂及扁平比的輪胎是為什麼?

TAG:汽車 | 車輛 | 賽車 | 一級方程式賽車F1 |