DTM中的空气动力学之战

分享此页面
DTM的空气动力学之战,从尾翼到扩散器、从脏空气到DRS,在方方面面塑造了这项锦标赛的竞争格局:在Class One时代,赛车产生的下压力甚至超过GT赛车,而规则为应对脏空气所做的努力,则让该系列赛著名的“贴身缠斗”保持活力.这就是那段故事的全部.
亮点
- Class One赛车 600 hp以上 产生动力的 2.0升涡轮增压 发动机参赛.
- 统一的尾翼、扩散器和前分离器规则,使DRS成为超车的最强武器.
- DRS在霍根海姆等赛道上带来约 9 km/h的峰值速度 提升.
- 最低重量 1070 kg,轴距 2750 mm .
- 随着2021年系列赛转向GT3规则,这些空气动力学之战画上了句号.
为什么空气动力学在DTM赛车中如此重要?

赛车的尾翼和扩散器,就像倒置的机翼一样工作:不是为了把空气向上推,而是把车辆压向路面.下压力越大,轮胎越紧贴地面,抓地力增强,弯道速度随之攀升.在DTM中,这种物理原理决定了整个锦标赛的身份.因为在该系列赛的历史上,规则制定者每次都面临同样的困境:给空气动力学自由,技术就会失控、成本就会暴涨;加以限制,又会损害你想要保护的近距离缠斗表演.
正是这种张力,构成了DTM空气动力学演进的主线.从90年代开放的技术规则,到配备统一空气动力学套件的Class One时代,再到最终的GT3纪元,每一步都是在重新寻找“速度”与“竞技性”之间的平衡.
90年代初:开放规则与不受限制的尾翼
锦标赛诞生于80年代中期时,赛车还是真正基于公路车型的;它们仅凭车身上安装的几个小型尾翼就足够了.但当厂商车队介入后,规则迅速偏离了这一原则.90年代初,在Mercedes、Opel和Alfa Romeo的角逐中,该系列赛转变成了世界上技术最先进的级别之一,而极为开放的规则手册为工程师们提供了近乎无限的发挥空间.
这种自由的代价是成本膨胀.开放的空气动力学研发在让赛车越来越快的同时,也让预算飙升,锦标赛于1996年宣告终结——而且那个赛季它已以ITC的名义国际化,全部比赛都移到了德国境外.也就是说,DTM的第一场空气动力学大战,在没有决出胜负的情况下结束了.
Class One时代:强大的下压力套件
2000年重生的系列赛从2014年起与日本的Super GT达成相同基础规则的协议,并于2019年完成这一进程:从4.0升自然吸气V8转向涡轮增压2.0升发动机,这个国际级别被命名为Class One.其结果,成为“真正的DTM”最后也是最激进的空气动力学篇章.
令人惊讶的是什么?规则表面上限制了所有一切.单体壳、悬挂部件、底板、尾翼、后扩散器和前分流器在所有赛车上都是相同的.但即使是这些共享部件,也构成了这样一个整体:Class One 赛车的下压力很可能高于当前任何一款 GT 赛车.弱点恰恰在这里:高阻力,也就是空气动力学效率低下.赛车在直道上像一把锋利的刀那样加速,但同样的空气动力学套件却迫使它必须在很高的行驶高度和俯仰灵敏度下工作.
| 规格 | Class One (2019-2020) |
|---|---|
| 发动机 | 2.0 升直列 4 缸,涡轮增压 |
| 最高转速 | 9500 RPM |
| 峰值功率 | 超过 600 hp |
| 燃油流量限制 | 90 kg/小时 |
| 最低重量 | 1070 kg(含车手,不含燃油) |
| 轴距 | 2750 mm |
| 最大宽度 | 1950 mm |
| 布局 | 前置发动机,后轮驱动 |
2019 年的改动搞砸了什么?
与 2018 年相比,2019 年的赛车采用了更小的前分流器和更宽但只有单一翼型的尾翼.这两者的组合降低了下压力,更糟糕的是还把空气动力学平衡向前推移:小前扩散器加大尾翼的组合产生了破坏平衡的效应.因此空气动力学团队最大的烦恼不是性能,而是如何把平衡前移——剩下的能量大部分已经被用于新涡轮增压发动机的冷却了.
一个有趣的细节:车队在对比新旧规则下具有相同压力中心的配置时,发现下压力损失远比预期要小.也就是说,规则变更落地时比纸面上更温和.但真正的差别不在于规则,而在于工程师的态度.车队使用较低的侧倾刚度,试图在硬性缓冲块介入之前控制好平台. 一些 Class One 赛车使用了极其激进的反俯冲和反抬升几何结构,以便在制动时保持空气动力学平台的平衡. 简单说,就是让车头不要下沉,这样翼片才能正常工作——我想不起还有哪个系列的空气动力学与悬挂结合得如此紧密.这是一个悬挂实际上是隐形空气动力学调校手段的时代.
奥迪的翘尾,宝马的车头
尽管有共同部件,两种方式还是分化了:奥迪采用了高翘尾概念,即保持后部更高的姿态,而宝马则以更小的俯仰角工作.据传宝马方面认为奥迪的方式更有效,但无法改变自己现有的设计.2019 年禁用第三弹簧和阻尼器也是助长这种创造力的因素之一;尽管这项禁令是否真正节约成本仍有争议,但它显然促使车队想出了反俯冲/反抬升等巧妙的解决方案.(至于奥迪在发动机功率和燃油流量规则中占优的说法,则一直作为未经证实的猜测流传.)
下方对决:脏空气、尾流与 DRS 的平衡
你知道DTM所说的"贴身缠斗"是什么:喇叭形弯道内,两辆赛车相距仅数米,那种让观众激动得从座位上跳起来的对决.但这背后有着严酷的物理规律.前车会在身后留下湍流,也就是"脏"空气.这种紊乱的气流会降低后车的下压力并破坏其空气动力学平衡;结果是后车难以在弯道中保持同样速度过弯,不得不减速减速.有数据显示,在F1中后车最多可能损失35%的下压力——这一效应在各个级别的赛车中都存在.
但这种同样的脏空气也有其有利的一面:尾流效应.在直道上,当你在前车后方的低压区内滑行时,阻力会减小,速度会提升.也就是说,一个现象产生两种不同的结果:在直道上让你获得逼近的机会,在弯道里则迫使你在入弯前减速.成功的超车正隐藏在这两种力量之间的时机把握中.
Class One规则在这套平衡之上又增加了一个新层级:DRS.统一的大尺寸单片式尾翼让DRS降低阻力的效果变得极其明显——尾翼开启时空气阻力大幅下降,超车动作中能获得可观的速度增益.每圈最多可使用 3次 的DRS,除了横向加速度或制动压力超过阈值的路段外,处于自由状态均可使用.在霍根海姆这样的赛道上,这套系统大约能带来 9 km/h的极速增益 .此外还有Push-to-Pass系统:通过在特定时间内增加允许的燃油流量来提升功率,2020年起练习赛中也开放使用;排位赛成绩也因此有所下降.规则制定者的逻辑非常清晰:如果无法通过限制空气动力学来强制保持贴近,就用辅助系统来奖励贴近.
与Super GT的相遇:两种空气动力学哲学,一本规则手册
Class One最精彩的时刻之一发生在2019年富士的Dream Race上:DTM和Super GT赛车在相同的基本规则下同场竞技.但表面上的相似具有误导性.DTM在成本节约框架下使用统一的空气动力学套件参赛,而Super GT则使用更复杂、更精致的空气动力学设计.同一本规则手册,两个大洲两种不同的工程文化——这正是这场对比最迷人的地方.
GT3时代空气动力学怎么样了?
2019年梅赛德斯的退出、2019年加入的阿斯顿·马丁在赛季末离场,以及由此导致奥迪也在2020年底撤出,将这一系列推向了一个根本性的决定:2021年Class One规则被完全放弃,转而采用基于GT3的规则,系列赛所有权移交给了ADAC.系列赛保留了原名,但"真正的DTM已于2020年终结"的观点在车迷中广为流传——GT3赛车虽然通过前部分流器前移和重量平衡调整等方法产生前部下压力,但普遍认为它们无法企及Class One那种疯狂程度的下压力.
顺便一提,脏空气问题在世界上任何地方都没有被解决:就连一级方程式2026年的规则也旨在通过更平坦的底板来降低地面效应的作用,从而缓解脏空气问题.其实DTM在Class One时代试图用规则来平衡的东西,正是赛车运动的核心矛盾.
结语:速度重要,还是比赛重要?
在阅读DTM的空气动力学历史时,我想到一点:每个时代最快的赛车,并不一定是那个时代最好的赛车.90年代无限制的空气动力学套件虽然带来了一场技术盛宴,却终结了整个系列赛;Class One的统一空气动力学套件挽救了竞争,却导致工程师们不得不把精力花在散热和平衡上,而非"真正的性能".规则制定者每次都在同一根钢丝上行走,而DTM恰恰是因为这种张力才找到了自己的身份.近距离超车不是偶然,而是设计的结果——在我看来,这依然是赛车运动中最诚实的一课.
如果是你,你会怎么选:是无限制的空气动力学自由,还是可以近距离缠斗的赛车?
参考资料
- 真正的DTM - Class One规则详解(第一部分)- DrRacing博客
- 真正的DTM - Class One规则详解(第三部分)- DrRacing博客
- 尾流与"乱流"解析 - Racecar Engineering
- 尾流和乱流有什么区别? - RaceTeq
- 专题:一级方程式赛车中的下压力详解 - Mercedes AMG F1
- 扩散器 | 工程学基础 - Racecar Engineering
- 为什么在富士Dream Race中Super GT不会被DTM甩在身后 - Autosport
- 德国房车大师赛(DTM) - Wikipedia
- Class 1房车赛 - Wikipedia