风洞胎-倍耐力的秘密武器

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 11:53:25
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自从今年再次进入F1并成为唯一轮胎供应商之后,倍耐力高度接受了使用风洞胎来测试其新产品的方法。Dieter Rencken解释说,意大利制造商正致力于几种创新方法的开发。

当2011年倍耐力决定以唯一轮胎供应商的身份重回F1时,它已经从50年代开始得到了多个世界冠军,而最近的一次大奖赛冠军则在1991年。在此期间它也在其它赛事取得了巨大的成功--世界拉力赛、sportscars、房车赛以及超级摩托车赛,此外还在2010年取得了GP3的轮胎合作伙伴地位。重回顶级赛事对倍耐力并不太难,即使季中测试被禁止了。。。

然而,F1的发展速度是相当惊人的---尤其是在90年代初之后。上面提到的赛事,没有哪一项能具备和大奖赛相似的环境。赛车缺乏空气动力学,即便同为开放悬挂式赛车也是如此。

因此公司的配方是从零开始的,甚至没有一款成熟的轮胎供风洞测试。事实上,倍耐力最后一次参加F1时--80年代至90年代,他们的“风洞轮胎”是由铝或碳纤维制成,这和真实轮胎唯一的共同点是--两者都是圆的。此后的空气动学发展得如此之深,甚至模型和风洞墙之间空隙不够都能使赛车从冠军车变成上不了领奖台--就象法拉利最近碰到的倒霉事那样。
Nelson Piquet Benetton 1991 Canadian GRand Prix
Nelson Piquet was Pirelli's last F1 race-winner before its return this year © LAT

当倍耐力宣布代替普利司通成为F1唯一轮胎供应商时,红牛二队技术主管Giorgio Ascanelli祝贺倍耐力赛车运动主管Paul Hembery时特地补充道:“保罗,你现在最大的问题不是制造F1轮胎,而是制造风洞轮胎。”

“他是正确的,”一年之后Hembery承认道:“那是我们最早得到的反馈之一,显然当我们决定加入F1时和很多朋友谈过,有赞成的、反对的、指出困难的。Giorgio是很早指出正确方向的人,基本是第一个谈到“风洞轮胎”的。”

原因是显而易见的:在F1赛车的正面面积中,轮胎占了大约30%-40%,而且这部分一直处于高速旋转之中。轮胎形成的尾流将对气流产生影响,对气流及产生的涡流的影响从车头开始一直持续到车尾,甚至延伸到赛车之后的空间。此外,它们还要跟随方向盘的转动旋转,并受下压力、横向压力/离心力影响而倾斜扭曲,从而使得轮胎侧壁和接触面不断的改变形状。

所有对赛车空气动力效率产生影响的关键因素首先要依赖于空气(赛季中几乎所有其它性能组件都成为与之配套的特定部件)。结果是现代F1赛车的主要性能区别集中在空气动力学上,而轮胎就是最大的扰流板。

“理解尾流的去向非常重要,对计算流体动力学模型和风洞都是如此。” 威廉姆斯车队技术总监山姆-迈克尔解释道:“所以,我们试着复制轮胎,并让它达到过弯时被挤扁的条件,这样他们就永久变了,一直都是在弯道中间的状态。”

“我们现在并不关心直线下压力,一切早已改变,现在一切都围绕弯角。早在2001年米其林回归时,我们就在风洞使用了橡胶轮胎,他们第一年就为我们生产了一种轮胎。从我们第一次使用实心轮胎到现在差不多10年了,在那之前我们是使用铝制或者碳纤维轮胎的。”

更加复杂的问题是,作为唯一的赛车轮胎供应商倍耐力必须公平地确保每一个车队的需求。这是一个大问题,因为配备风洞和CFD(计算机流体动力学)的车队是完全不同的。一些资金紧张的车队没有自己的风洞,必须代之以各种各样的备用设施。

“问题是风洞轮胎必须适应每个人的要求。有人可能想要实验不同的环境,有人可能想实验不同的速度;有人要50%尺寸而有人要60%的,所以它必须是多种多样的。这要花很多时间去学习,因为它不仅是一个轮胎,而是一种实验设备。这就是倍耐力在他们的时限里做的一切,他们从零开始,而且做得不错。”索伯的技术天才James Key说。

“第一个挑战,是按一定比例建立全尺寸轮胎的动态轮廓。”Hembery告诉专栏:“这样就拥有了一个非常、非常轻型的结构。研究时你可以象这样按压[他用手指做了一个轻柔的推压动作],当然这和一般路面轮胎是不同的。”

这些“轮胎”由比赛道轮胎更软的橡胶制成,轮胎壁也更软,它们在风洞里运行在非常低的压力环境下。Hembery承认道:“小于10磅/平方英寸。”而Ascanelli未透露确切压力值,他只是说:“这取决于我们想要研究的赛车运动状态,以及我们想要复制什么弯道环境。所以事实上风洞轮胎没有一个唯一的运行压力,取决于你是用低速、高度、转向。。。”

而当压力进一步增加,它的改变则不会增加。

“这是一种模拟的状态,比真正的轮胎压力要低很多。”

倍耐力面临的另一项挑战是移动测试--借助赛车下面以理想速度转动的皮带来带动车轮--目前在F1这是必要的,因此倍耐力面临的问题不仅牵引问题,而且传动带和轮胎磨损也是个问题。

Ascanelli说:“传动带肩部形状的稳定性及其刚度其实会对轮胎产生垂直方向的力--一种向上的力,因为它下垂了一个角度。所以当[织物]传送带磨损时,我们的轮胎有着较大的振动。给个形象点的数据:一般一个传送带我们大约能用六到七个月;而在和倍耐力合作开发之初--则是每两星期用一条。其原因是,振动太多将影响空气动力学测量的精准度。”

威廉姆斯则使用了钢制的传送带,这解决了磨损的问题。而迈克尔不会透露车队是如何具体解决价格问题的--这样的传送带每套要十万英磅;不过他提到了两个“技巧”,分别是“表面张力”和“传送带涂层”。

“你一定得找到一个非常合适的(轮胎)面层:1、它不能被传送带磨损;2、它不能磨损传送带。”Key强调道:“当解决了这一点,你就可开始复制一个外形,然后是轮胎壁外形,接着是接触面以及面积。”

“当你尝试这样做的时候,风洞应该处于尽可能高的速度,我们被限制在50m/s。到达这个速度车轮就会发生明显的空转。但你不能仅满足于50m/s的速度,你需要不同的速度,你可能需要一个固定的速度,甚至高于50m/s。”他补充说。

“这时候,可以加装垂直负载,这是一个变量,取决于你如何来做,是装上车轮还是拿掉车轮--我想大多数人都会装上车轮的。装上车轮的模型好过直接用车架--这是不同的处理手法。”(拿掉车轮测轮胎。。。瞎了我吧。。。)

自从揽下了F1这活,倍耐力不断的发展他们的风洞轮胎--50%和 60%的尺寸两者都这样,当前的这款Hembery把它叫做“MK IV”“这是某个家伙的私人项目,他从头跟到尾,我们会一直研发直到车队满意为止,因为我们一直在开发我们的专有技术。”

倍耐力顶替普利司通的这一年工作有很大进步,Key对此赞赏有加:“[他们取得了]巨大的进步,说实话,他们的工作流程很棒,倍耐力对于车队的建议非常敏感,他们需要车队的反馈来了解这些产品的状态。”

“由于大家运行的环境不同,所以他们很难具体测试一种风洞轮胎,所以我们从产品的改进来观查,它们确实改进了。这[改进]也许不能达到100%的满意,但我不认为能找到一种单一轮胎去适应每个人的要求。当然和刚开始相比,我们可是向前大大的迈进了一步。”

Ascanelli对此表示同意,他说:“我们的开局非常困难,而现在一切都越来越好。第一代轮胎我们根本没法真正运作,而现在我们可以稳定地运行了。而且我们开始利用它来深挖我们赛车的潜力了。”

不过,红牛二队在德国/匈牙利两站期间进退两难,车队使用的是英格兰比斯特的50%风洞,而倍耐力还没来得及发布50%的MK IV后胎,他们最后不得不使用MK IV前胎+MK III后胎的配置来进行测试。而迈克尔则承认威廉姆斯今年初的时候实际是坚持用普利司通的风洞轮胎(来开发赛车的)。

“我们使用倍耐力风洞胎大约有四到五个月了,之前我们一直用普利司通的。”他接着补充说,和倍耐力早期的尝试相比,日本轮胎能提供更好的数据,尽管两者外形完全不一样。他同意倍耐力的最新版本是一个重大的进步:“噢,是的,他们进步明显。”

作为轮胎的发展,倍耐力专家们开始着手研发一种全尺寸的轮胎,能够利用激光测量所有变形,然后把结果运用到相应尺寸的轮胎上。明年倍耐力每次改进轮胎配置时都会使用它。

“不,这可不是推倒重来。”Hembery回复了一个理所当然的问题。“这是一次修改。该技术使得小轮胎的模具更加正确,所以当得到的数据放大到正常的轮胎时会更加有效;再说一次,这可不仅仅是按比例把轮胎缩小到60%的结果,这是一项复杂的系统工程。”

“我们的研发团队是由多种多样背景的专家组成,从混合物质到纤维再到金属方面无所不包。然后就是测试,我们有很多人参与测试方法,不仅是复制的小轮胎,而且还有在赛道环境下的全尺寸轮胎。这是相当大的一群人,其中很多人显然对F1有特殊意义。”

倍耐力还有从根本上改变风洞胎品质的计划。“显然,我们不知道车队在风洞胎上做的所有工作,因为这是车队最高机密。他们在做操控的工作,但我们不相信他们能做到转弯,这两者还是不能划等号的,至少目前是这样。”(我无法清楚的了解这两者的区别。。。)

“可能在未来--如果我们能做到的话;我想,如果你能创造一种动态的小轮胎,可以模拟转弯时的性能,车队肯定爱死它了。我想最简单的办法是先建立一个全尺寸的风洞胎。”

要安排和倍耐力的50%和60%轮胎合个影可不简单,因为这是他们的机密。“这些是F1真正的秘密。”Hembery说:“这可不是你能在赛道上看得到的,这些几乎是最难制造的轮胎了。”

“在我们的业务中这是一个小小的区域,但这是一只车队的基本区域。这是我们碰到过的最大学习过程,因为我们以前从来没有碰到过这样的产品。我们知道以前的供应商可是花了大量的人力物力来完善这个产品。”

假如要生产1000只这样的风洞胎,它的成本会多高?当被问及这个问题时,Hembery微笑了:“我可不想计算这个,它没有一个准确价格,它是那类一次性的事物。”http://bbs.hellof1.com/2685440.html

自从今年再次进入F1并成为唯一轮胎供应商之后,倍耐力高度接受了使用风洞胎来测试其新产品的方法。Dieter Rencken解释说,意大利制造商正致力于几种创新方法的开发。

当2011年倍耐力决定以唯一轮胎供应商的身份重回F1时,它已经从50年代开始得到了多个世界冠军,而最近的一次大奖赛冠军则在1991年。在此期间它也在其它赛事取得了巨大的成功--世界拉力赛、sportscars、房车赛以及超级摩托车赛,此外还在2010年取得了GP3的轮胎合作伙伴地位。重回顶级赛事对倍耐力并不太难,即使季中测试被禁止了。。。

然而,F1的发展速度是相当惊人的---尤其是在90年代初之后。上面提到的赛事,没有哪一项能具备和大奖赛相似的环境。赛车缺乏空气动力学,即便同为开放悬挂式赛车也是如此。

因此公司的配方是从零开始的,甚至没有一款成熟的轮胎供风洞测试。事实上,倍耐力最后一次参加F1时--80年代至90年代,他们的“风洞轮胎”是由铝或碳纤维制成,这和真实轮胎唯一的共同点是--两者都是圆的。此后的空气动学发展得如此之深,甚至模型和风洞墙之间空隙不够都能使赛车从冠军车变成上不了领奖台--就象法拉利最近碰到的倒霉事那样。
Nelson Piquet Benetton 1991 Canadian GRand Prix
Nelson Piquet was Pirelli's last F1 race-winner before its return this year © LAT

当倍耐力宣布代替普利司通成为F1唯一轮胎供应商时,红牛二队技术主管Giorgio Ascanelli祝贺倍耐力赛车运动主管Paul Hembery时特地补充道:“保罗,你现在最大的问题不是制造F1轮胎,而是制造风洞轮胎。”

“他是正确的,”一年之后Hembery承认道:“那是我们最早得到的反馈之一,显然当我们决定加入F1时和很多朋友谈过,有赞成的、反对的、指出困难的。Giorgio是很早指出正确方向的人,基本是第一个谈到“风洞轮胎”的。”

原因是显而易见的:在F1赛车的正面面积中,轮胎占了大约30%-40%,而且这部分一直处于高速旋转之中。轮胎形成的尾流将对气流产生影响,对气流及产生的涡流的影响从车头开始一直持续到车尾,甚至延伸到赛车之后的空间。此外,它们还要跟随方向盘的转动旋转,并受下压力、横向压力/离心力影响而倾斜扭曲,从而使得轮胎侧壁和接触面不断的改变形状。

所有对赛车空气动力效率产生影响的关键因素首先要依赖于空气(赛季中几乎所有其它性能组件都成为与之配套的特定部件)。结果是现代F1赛车的主要性能区别集中在空气动力学上,而轮胎就是最大的扰流板。

“理解尾流的去向非常重要,对计算流体动力学模型和风洞都是如此。” 威廉姆斯车队技术总监山姆-迈克尔解释道:“所以,我们试着复制轮胎,并让它达到过弯时被挤扁的条件,这样他们就永久变了,一直都是在弯道中间的状态。”

“我们现在并不关心直线下压力,一切早已改变,现在一切都围绕弯角。早在2001年米其林回归时,我们就在风洞使用了橡胶轮胎,他们第一年就为我们生产了一种轮胎。从我们第一次使用实心轮胎到现在差不多10年了,在那之前我们是使用铝制或者碳纤维轮胎的。”

更加复杂的问题是,作为唯一的赛车轮胎供应商倍耐力必须公平地确保每一个车队的需求。这是一个大问题,因为配备风洞和CFD(计算机流体动力学)的车队是完全不同的。一些资金紧张的车队没有自己的风洞,必须代之以各种各样的备用设施。

“问题是风洞轮胎必须适应每个人的要求。有人可能想要实验不同的环境,有人可能想实验不同的速度;有人要50%尺寸而有人要60%的,所以它必须是多种多样的。这要花很多时间去学习,因为它不仅是一个轮胎,而是一种实验设备。这就是倍耐力在他们的时限里做的一切,他们从零开始,而且做得不错。”索伯的技术天才James Key说。

“第一个挑战,是按一定比例建立全尺寸轮胎的动态轮廓。”Hembery告诉专栏:“这样就拥有了一个非常、非常轻型的结构。研究时你可以象这样按压[他用手指做了一个轻柔的推压动作],当然这和一般路面轮胎是不同的。”

这些“轮胎”由比赛道轮胎更软的橡胶制成,轮胎壁也更软,它们在风洞里运行在非常低的压力环境下。Hembery承认道:“小于10磅/平方英寸。”而Ascanelli未透露确切压力值,他只是说:“这取决于我们想要研究的赛车运动状态,以及我们想要复制什么弯道环境。所以事实上风洞轮胎没有一个唯一的运行压力,取决于你是用低速、高度、转向。。。”

而当压力进一步增加,它的改变则不会增加。

“这是一种模拟的状态,比真正的轮胎压力要低很多。”

倍耐力面临的另一项挑战是移动测试--借助赛车下面以理想速度转动的皮带来带动车轮--目前在F1这是必要的,因此倍耐力面临的问题不仅牵引问题,而且传动带和轮胎磨损也是个问题。

Ascanelli说:“传动带肩部形状的稳定性及其刚度其实会对轮胎产生垂直方向的力--一种向上的力,因为它下垂了一个角度。所以当[织物]传送带磨损时,我们的轮胎有着较大的振动。给个形象点的数据:一般一个传送带我们大约能用六到七个月;而在和倍耐力合作开发之初--则是每两星期用一条。其原因是,振动太多将影响空气动力学测量的精准度。”

威廉姆斯则使用了钢制的传送带,这解决了磨损的问题。而迈克尔不会透露车队是如何具体解决价格问题的--这样的传送带每套要十万英磅;不过他提到了两个“技巧”,分别是“表面张力”和“传送带涂层”。

“你一定得找到一个非常合适的(轮胎)面层:1、它不能被传送带磨损;2、它不能磨损传送带。”Key强调道:“当解决了这一点,你就可开始复制一个外形,然后是轮胎壁外形,接着是接触面以及面积。”

“当你尝试这样做的时候,风洞应该处于尽可能高的速度,我们被限制在50m/s。到达这个速度车轮就会发生明显的空转。但你不能仅满足于50m/s的速度,你需要不同的速度,你可能需要一个固定的速度,甚至高于50m/s。”他补充说。

“这时候,可以加装垂直负载,这是一个变量,取决于你如何来做,是装上车轮还是拿掉车轮--我想大多数人都会装上车轮的。装上车轮的模型好过直接用车架--这是不同的处理手法。”(拿掉车轮测轮胎。。。瞎了我吧。。。)

自从揽下了F1这活,倍耐力不断的发展他们的风洞轮胎--50%和 60%的尺寸两者都这样,当前的这款Hembery把它叫做“MK IV”“这是某个家伙的私人项目,他从头跟到尾,我们会一直研发直到车队满意为止,因为我们一直在开发我们的专有技术。”

倍耐力顶替普利司通的这一年工作有很大进步,Key对此赞赏有加:“[他们取得了]巨大的进步,说实话,他们的工作流程很棒,倍耐力对于车队的建议非常敏感,他们需要车队的反馈来了解这些产品的状态。”

“由于大家运行的环境不同,所以他们很难具体测试一种风洞轮胎,所以我们从产品的改进来观查,它们确实改进了。这[改进]也许不能达到100%的满意,但我不认为能找到一种单一轮胎去适应每个人的要求。当然和刚开始相比,我们可是向前大大的迈进了一步。”

Ascanelli对此表示同意,他说:“我们的开局非常困难,而现在一切都越来越好。第一代轮胎我们根本没法真正运作,而现在我们可以稳定地运行了。而且我们开始利用它来深挖我们赛车的潜力了。”

不过,红牛二队在德国/匈牙利两站期间进退两难,车队使用的是英格兰比斯特的50%风洞,而倍耐力还没来得及发布50%的MK IV后胎,他们最后不得不使用MK IV前胎+MK III后胎的配置来进行测试。而迈克尔则承认威廉姆斯今年初的时候实际是坚持用普利司通的风洞轮胎(来开发赛车的)。

“我们使用倍耐力风洞胎大约有四到五个月了,之前我们一直用普利司通的。”他接着补充说,和倍耐力早期的尝试相比,日本轮胎能提供更好的数据,尽管两者外形完全不一样。他同意倍耐力的最新版本是一个重大的进步:“噢,是的,他们进步明显。”

作为轮胎的发展,倍耐力专家们开始着手研发一种全尺寸的轮胎,能够利用激光测量所有变形,然后把结果运用到相应尺寸的轮胎上。明年倍耐力每次改进轮胎配置时都会使用它。

“不,这可不是推倒重来。”Hembery回复了一个理所当然的问题。“这是一次修改。该技术使得小轮胎的模具更加正确,所以当得到的数据放大到正常的轮胎时会更加有效;再说一次,这可不仅仅是按比例把轮胎缩小到60%的结果,这是一项复杂的系统工程。”

“我们的研发团队是由多种多样背景的专家组成,从混合物质到纤维再到金属方面无所不包。然后就是测试,我们有很多人参与测试方法,不仅是复制的小轮胎,而且还有在赛道环境下的全尺寸轮胎。这是相当大的一群人,其中很多人显然对F1有特殊意义。”

倍耐力还有从根本上改变风洞胎品质的计划。“显然,我们不知道车队在风洞胎上做的所有工作,因为这是车队最高机密。他们在做操控的工作,但我们不相信他们能做到转弯,这两者还是不能划等号的,至少目前是这样。”(我无法清楚的了解这两者的区别。。。)

“可能在未来--如果我们能做到的话;我想,如果你能创造一种动态的小轮胎,可以模拟转弯时的性能,车队肯定爱死它了。我想最简单的办法是先建立一个全尺寸的风洞胎。”

要安排和倍耐力的50%和60%轮胎合个影可不简单,因为这是他们的机密。“这些是F1真正的秘密。”Hembery说:“这可不是你能在赛道上看得到的,这些几乎是最难制造的轮胎了。”

“在我们的业务中这是一个小小的区域,但这是一只车队的基本区域。这是我们碰到过的最大学习过程,因为我们以前从来没有碰到过这样的产品。我们知道以前的供应商可是花了大量的人力物力来完善这个产品。”

假如要生产1000只这样的风洞胎,它的成本会多高?当被问及这个问题时,Hembery微笑了:“我可不想计算这个,它没有一个准确价格,它是那类一次性的事物。”