【技术】轮毂罩的前世今生

    近期上班中……好忙……

    本文转自Motorsport.com，作者：Matthew Somerfield&Giorgio Piola

    在即将到来的2022赛季，我们将见证规则的又一次巨大变更。不只是地面效应赛车的回归，同时我们也迎回了当年风靡一时的轮毂罩。F1希望通过重新引入轮毂罩降低车轮洗出的乱流，并借此进一步降低后车的跟车难度。

    但今年引入的严格新规注定了2022款的轮毂罩不会再有07-09赛季时那样的复杂设计，一旦FIA对这方面的设计规则再次放开，车队很可能又会想些鬼点子破坏这次重新引入轮毂罩的初衷。当然，这并不妨碍我们追溯历史上轮毂罩的发展历程。

起源

    1990年蒙扎站，法拉利第一次在F1赛场上引入了轮毂罩这一部件，当时在641上安装轮毂罩的目的仅仅是为了减小阻力。但是在正赛中法拉利很快就发现轮毂罩是没办法长期使用的，因为在当时刹车的热量没有额外的气流通道能够对其进行导出，换句话讲轮毂罩就像是个锅盖一样把热量全部存在了轮毂和刹车碟周围，这对于温度管理和赛车性能的坏影响不可估量。除此之外，法拉利的第一版轮毂罩是全密封式的，这也给换胎工作造成了一些麻烦——他们最后不得不在轮毂罩中间加了一个可以旋开的盖板，在需要换胎的时候把盖板打开才能操作，哪怕是基于90年代初的换胎水平（大概7秒左右）来看，这个额外的工作都造成了不小的损失。

    后来的三五年时间里也有车队零星地在赛车上装配过轮毂罩，但都是在一些特殊场景下使用，最终该设计因为意义不大而逐渐淡出。

重生

    直到十几年后，轮毂罩才真正为各车队所重视，不出人意料的，这次的引路人还是法拉利。这一次，轮毂罩的设计出现了些许变化，2006年的第一版轮毂罩是248F1的后轮上的一圈窄边条，和641的封闭式轮毂罩大相径庭。

    和即将运用在2022版赛车上的轮毂罩一样，06年版的轮毂罩也是和车轮一同转动的。而在之后的升级中，法拉利带回了全封闭式的轮毂罩，只是和90年代的版本不同，这一次的轮毂罩没有把中央螺栓盖住，以便于车队在进站时更换轮胎。

    这个设计当然引起了其它车队的注意。丰田和小红牛先后在伊莫拉和银石拿出了自己的设计，雷诺则按惯例在一边抗议一边偷师，但他们并没有在2006赛季拿出相关的升级，而是2007年。在这些竞争对手进行相应研发的同时，法拉利也没闲着，他们开始探索轮毂罩在除了减阻方面以外的其它空气动力作用。

    法拉利在2006年英国站上拿出了不随车轮转动的“静止式”轮毂罩，这一创新让他们看到了更多的让此部件在气动方面发挥作用的可能性。设计团队动的第一个“歪脑筋”就是重新规划通过刹车通风导管的气流走向，他们在前轮毂罩的下方开了个口子确保气流顺利排出，同时希望这些气流能够对轮胎造成的湍流起到一些导流作用。

    这和其它车队简单抄来的轮毂罩以及法拉利自己在后轮上使用的轮毂罩都有极大差别。前轮毂罩要起到预定的工作效果需要一个庞大而复杂的系统的整体运作，这是一个由一些引导前轮内部气流流向的的组件构成的系统，其中包括了一些轮毂罩内侧的导流叶片，而且整个前轴（包括中央螺栓和轮胎枪在内的所有部件）都采用了专门的定制产品以适配这一系统。

    轮毂罩本体也并不是简单的平面，而是略微外凸，以保证车轮外侧的气流不至于对法拉利设想的内部气流的导流作用造成影响。法拉利自从引入了这一升级之后，在2008赛季中完全没有对轮毂罩这一组件进行继续升级，他们认为能够做成这样大概就差不多了，不过其它车队不这么认为，在批判吸收了法拉利的思想之后，他们搞出了一些独特的设计。

    比如迈凯伦捣鼓的前探式轮毂罩，在他们的设计中，前轮毂罩的开口和法拉利的版本几乎沿y轴对称，不同的开口位置设计主要源于两支车队对前轮毂罩的气动效果需求和实现方法的不同。我们从迈凯伦的“前探式”变种当中就可窥见一二：前探部分的整流罩下面也安排了气流通道，能够部分减轻前轮产生的湍流并起到气流疏导作用。

    本田的设计和法拉利更为靠近，他们的开口也打在了靠后侧的地方。两者之间轻微的不同在于本田的开口做得更大，而且在7点位的地方也有一个小的扰流板。

    宝马于摩纳哥站周末引入了轮毂罩升级，他们的前轮方案是两种流派的均值——开口在正中间。

    丰田虽然没有在前轮毂罩的设计上继续大动手脚，但是他们对后轮毂罩的设计似乎有独到的理解，TF108在摩纳哥站周末收到了扇叶式后轮毂罩的升级。

    在接下来的一个赛季中，虽然F1遭到了极其严格的空气动力学规则限制，但轮毂罩幸运逃过一劫，车队们继续将其作为减弱前轮产生湍流的利器。而为了和新的空气动力学规则配套，一些车队选择对已有的轮毂罩设计进行优化，另一部分则选择重新开发轮毂罩以及相关的配套设计。

    对于法拉利，他们在F60上试验了迈凯伦前一年的设计方案，不仅将开口移到了前面并且加大了尺寸，也增加了前探的部分。

    在对轮毂罩本身的设计上，BGP无疑是当年做得最好的车队——他们是第一家对轮毂罩进行上色涂装的车队，荧光绿的色彩效果极其出众，而其他大多数车队当时只是简单地在轮毂罩上印上了掩藏在下面的轮毂的花纹。

    印度力量的前轮毂罩做成了一个楔形，其外表面上还加装了导流板。

    除了造型相对怪异的前轮以外，VJM002的后轮毂罩设计也有些不同寻常——他们采用的是我们之前看到过的，2008年丰田使用的扇叶形轮毂罩。

再次消亡……

    从2010赛季开始，F1还是禁止了轮毂罩的使用，因为这东西不仅间接导致了2009年空气动力学改革原定要达到的“提升超车次数”这一目标的失败，而且其研发投入相当巨大。在当时金融危机的大背景下，这么个财政累赘对于车队们来说也是不太友好的。即使没有这些问题，轮毂罩本身也导致了一些故障和进站安全事故，这注定了它在托德那边不会太受欢迎。

    规则上的变化让大多数车队都选择退出了这一领域的研发，但法拉利还是选择继续在这方面深耕，使用一些特殊的小部件对前轮附近的气流走向进行整理。在F10上，法拉利在前轮毂上装配了两个钢圈以达到类似效果，而由于轮毂属于“认证部件”（换句话讲一年只能用一个版本），其它车队就算知道了法拉利的设计也没办法抄袭，而由于FIA在后续的规则修订中规定了该区域内的最大轮毂面积，所以在接下来的一个赛季中法拉利也没有进行后续研发，到了2012年，这个巧妙的设计也自然归于尘土了。

    下图是基于W10进行改造的实验车，我们可以从此图中一睹2022赛季中将使用的轮毂罩的模样。新版轮毂罩是一个综合多方面因素之后的妥协产物。一方面，2022款轮毂罩能够起到一定的弱化前轮乱流的作用；另一方面，新设计也对换胎工们更加友好，在进站时能更方便地进行换胎作业。