颀长车头下是一大片前翼，四个轮子伸出车外，车手半躺着坐在车内只显露脑壳，死后是发动机两侧是进气口，再今后是高挺拔起的尾翼——你有无想过，为何如今的 F1 赛车都长这个模样？为何 F1 赛车会长成这个模样？

开轮式构造

关于相似 F1 如许四个轮子伸出车外、没有车体外壳珍爱，有一个特地称呼：开轮式（Open-Wheels）赛车。除 F1，绝大多数方程式赛车都是开轮式，好比F2、F3、印地（IndyCar）等。

（Indy 赛车）

F1 之以是接纳开轮式构造，实在并不是这类构造有多大的手艺上风，更多是由于发展过程和汗青沿续。在 F1 最后的 50 年代，疾驰车队就曾尝试过关闭车轮设想，但也仅在某些偏高速直线的分站（蒙扎）运用。

（右：关闭车轮的疾驰 W196 Steamliner，1954）

开轮式能让车手更清楚地看到前轮走向，但会增添阻力、增添氛围动力学设想难度。而 F1 一级方程式，望文生义，本质上是一种在重重划定规矩（故名方程式）限定下压迫机能提高速率的赛事。归根结柢，F1 寻求的是准确细致的驾驶操纵、枷锁下舞蹈的手艺立异，轻易车手驾驶和车队保护优先，耐用性是其次，再加上汗青要素和划定规矩限定，开轮式构造就被 F1 作为默许项沿用至今。

一个雏形

（F1 初期的前置引擎赛车）

50 年代初期，统统的 F1 赛车都是前置 V12 发动机，驾驶员在后。1960 年，传奇人物柯林·查普曼指导莲花车队，设想出第一辆中置引擎赛车 Lotus 18。这类重心更靠后的结构很快显示出上风，并击败了执拗于前置引擎的恩佐·法拉利。从 60 年代直到本日，中置引擎成了 F1 在内统统方程式赛车、以至是大多数高机能跑车的规范结构。

最后，由于引擎前置，F1 赛车的进气口和冷却通道很天然的设置在车头。中置引擎的到来，使得车头尺寸有了削减可以或许。进入 70 年代，F1 工程师突发奇想，将颠倒的飞机翼型装上赛车，从而可以或许在高速下发生下压力，大幅提高赛车过弯的速率和稳固性。从这时刻最先，氛围动力学逐步成为如今 F1 天下中最重要的科目。

（初期 F1 翼片出问题很罕见）

最后的赛车翼片异常大略，仅仅靠几根柱子临时性的立在赛车上。翼片和车身并不是作为团体来设想，在某些高速赛道还可以或许取下翼片来增添直线速率。这类原始而软弱的翼片经常激发变乱，在事先引发了许多质疑和阻挡。1970 赛季冠军乔臣·林特就曾因而撞断了鼻梁骨，他直言 “F1 赛车不是马戏团。”

（Lotus 72 显现了本日 F1 赛车的雏形）

但氛围动力学进入 F1 赛场已是不可逆的趋向。1970 年，又是柯林·查普曼和他的莲花车队设想出了 Lotus 72 赛车。它将进气口从车头移至车身两侧，车身从以往的筒形变成梭形，车头和车尾离别装置前/尾翼，厥后还在车手死后增添了顶进气口。Lotus 72 的这些设想被沿用至今，构成了古代 F1 赛车的雏形。

氛围动力学

本日，氛围动力学是 F1 赛场中最重要的科目，它的重要性和对赛车机能的影响，也只要引擎手艺可以或许等量齐观。一辆 F1 赛车的空动设想优劣，直接影响到它在竞赛中的速率结果。每一年赛季最先前的新车测试阶段，空动部件的设想立异是最受外界存眷的中心。重要用来举行氛围动力学研发的风洞，是各车队至关重要的中心资产。

（大车队都具有自身的风洞）

F1 赛车须要的是尽量短的单圈时刻，这意味着尽量快的平均速率。在一些高速弯道，F1 赛车可以或许以凌驾 250km/h 时速经由过程，这就须要氛围动力学资助发生极大的下压力，让赛车紧紧捉住地面。

（2017 年 F1 的典范下压力散布）

这些下压力中大约有 20-30% 由前翼发生，30-40% 由尾翼发生，50% 摆布由车尾扩散器（底板）天生，车身的其他局部也可以或许供应一些下压力。简朴来讲，前后翼的下压力来自于翼片翼型发生的气压差（就是飞机机翼颠倒）；车尾扩散器则形似一个喇叭，车底气流抵达车尾时通道敏捷扩展，使得气流加快抽离车底构成负压，从而对赛车发生向下的压力。

（最下方就是扩散器）

固然真正的氛围动力学远比这庞杂万倍。

虽然前翼直接供应的下压力未几，但由因而第一个打仗火线气流，前翼的设想影响着后方部件的空动效力，因而它是全部赛车空动设想中至关重要的一环。如今的 F1 赛车，以至须要对前翼发生的下压力举行肯定掌握。由于前翼发生下压力时会使气流“上洗”，后方部件接遭到气流的应用效力就会变差，前翼下压力和睦流上洗的程度会被掌握在肯定程度，包管整车空动效力最优。

部件在发生下压力的同时也必然会带来风阻，以是氛围动力学设想须要千方百计完成下压力最大化而阻力最小化。翼片角度（攻角）越大，发生的下压力越大，但当凌驾肯定幅度，又会致使气流星散（失速）而“矫枉过正”。在高速活动下，氛围还会显显露黏性依附在赛车外面，须要想办法“赶走”这些滞留的氛围。

当气流流经车轮如许的部件，或许流至翼片尖端，会构成螺旋形的涡流。关于 F1 来讲，涡流既是良药也是砒霜。涡流有行进偏向稳固的趋向，不轻易遭到滋扰损坏，这使得设想师可以或许应用涡流来对其他气流举行掌握；但涡流很难被直接应用天生下压力，若是有涡流流经尾翼之类的下压力部件，每每须要对部件做优化设想来制止负面效应。

（前翼天生的涡流可以或许掌握正面乱流走向）

前者最著名的例子，是如今 F1 赛车上最重要的两组涡流 “Y250” 涡。为了削减气流星散致使的失速可以或许，赛车的前后翼都邑接纳纵向多片副翼组合。依照 F1 划定规矩，这些副翼不允许出如今赛车中线摆布 250mm 局限。而每片副翼内侧（距中线/Y 轴 250mm 处）的翼尖，都邑拉出一道流向车底两侧的涡流，这摆布两组涡流因而得名 Y250 涡。Y250 涡关于车底和车侧气流有着重要的掌握作用，好比它可以或许资助关闭车身底部的两侧，制止本应流向车尾扩散器的气流“侧漏”而丧失下压力。

后者的典范案例是，是尾翼上经常涌现的勺型设想。你能注意到 F1 赛车的尾翼许多时刻并不是平直的，有些中心凹（勺型）而有些中心突出。这一样平常是由于赛车前中部的某些部件发生涡流会影响到尾翼事情，因而设想师在响应的地位对翼型做特地优化，以更适宜的高度、角度驱逐气流，便构成了不平直的尾翼翼片。

我们说过，F1 中的氛围动力学远比这些庞杂太多太多，即使真正的硬核 F1 爱好者，许多也只是浅尝辄止。固然这也一般不外，连围场内的专业人士，即使是各车队工程师，关于别家的设想也未必能一眼洞穿，更不要说外界票友了。看似专业实则被证伪的手艺剖析，在每一年的 F1 新车测试中都习以为常。

Formula=划定规矩

Formula 1 的中文名实在不算贴切，“formula” 一词在这里的意义并不是数学中的“方程式”，而是代表着“划定规矩”。1946 年 FIA 国际汽联最先计划 Formula 赛事时，目标就是为了给出一套赛车手艺划定规矩，好让各家杂沓的赛车在一个一致的规格下同台合作。因而，保守般执拗且缜密到失常的厚厚一本划定规矩，是 F1 与生俱来、相附相生的。

以是你很轻易意想到，以上所说的统统归根到底都在缭绕着划定规矩打转。若是没有划定规矩，F1 大可以或许用上飞机发动机、用上八个轮子、用上超大排量引擎……但这些都没有，有的话 F1 也不再是 F1。F1 寻求的并不是无节制的立异、无限定的快，而是在严厉的条条框框限定，在点滴中打破和提高。用“带着枷锁舞蹈”来描述再贴切不外。

（F1 手艺划定规矩中的一页）

最后，F1 限定的重如果引擎划定规矩，1950 年的首届 F1 只允许运用 3.5L 天然吸气或 1.5L 机器增压引擎，从而让这两种引擎的赛车得以同场竞技。厥后跟着氛围动力学的敏捷发展，划定规矩限定最多的变成了空动部件的设想界限。光是手艺划定规矩，就有多达上百页密密层层的条目，来限定赛车的研发空间，翻译成人话基础就是“这些不克不及做”、“那边不克不及有器械”、“这类设想不允许”、“那样是违规的”……

但划定规矩是人定的，就难免会涌现破绽。F1 手艺划定规矩中的破绽，有时会使得弱势车队异军突起，也可以或许会被 FIA 解读为违规而被抓典范（这个中的车队政治博弈也是 F1 的一大看点，限于篇幅这方面不细说）。前者的典范是 2009 年，布朗车队应用双层扩散器的划定规矩破绽一骑绝尘，完全打乱了赛场强弱款式并终究夺冠。后者的近来例子是 2006 年，雷诺车队的质量避震器被禁用，这件事引发的争议至今无解。

（双侧扩散器只是奇妙应用了划定规矩的破绽）

F1 是许多“黑科技”的发源地，但 F1 实在历来不是一个“黑科技”的舞台。它是在 FIA 给定划定规矩的前提下（固然划定规矩在制准时也是有导向性的，好比增进合作加强观赏性、增添手艺下放民用车可以或许等），强制车队在划定规矩所导向的偏向举行立异。好比双层扩散器就基础不是甚么“黑科技”，而是胜利捉住并奇妙应用了划定规矩的破绽。F1 近 70 年汗青中，真正的“黑科技”终局每每是被禁用：6 轮赛车、地面效应、电扇扩散器、主动吊挂……但 F1 中被禁归被禁，有些你已能在民用车上看到，可谓桃李满天下。

（如今的 F1 有着严厉的座舱平安规范）

从 70 年代最先 F1 逐步正规化，人们最先注重竞赛的平安性，划定规矩也最先被用来限定赛车的速率和机能，将竞赛风险掌握在公道程度下。好比 80 年代 F1 引入涡轮增压，马力凌驾 1400 匹，FIA 频频限定燃油流量未果，痛快在 1988 年后禁掉了涡轮。1994 年塞纳罹难，FIA 数次增添赛车尺寸限定，强化碰撞平安，启用 HANS、Halo 等平安体系。

2000 年后法拉利一家独大，FIA 忙于用划定规矩打乱款式，让落伍车队有时机遇上，制止观赏性下降到要挟赛事生计。由于经济危机等要素，划定规矩还被用来限定大车队的研发付出，让小车队得以生计。车队车手要夺冠、要生计，但 F1 这个平台自身也要生计，若是某一家车队独大把持赛场，F1 落空观赏性而丧失观众终究丧失收入，游戏就没法举行下去。况且缭绕划定规矩的政治博弈，正本也是 F1 的奇特看点之一。

就像《飞奔人生》中林臻东说的，若是你盼望平正那就来赛车，但如果你寻求相对平正，那照样算了。

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