MAKE FRIENDS WITH AIR

空气的存在对于赛车来说不仅仅是阻力，下压力才是等待着被发掘的宝藏。

赛车空气动力学简史“造不出好发动机的人，才会去研究空气动力学。” ——恩佐·法拉利

事实上，恩佐在世的日子里，“真香警告”还没有降临，法拉利总归可以以12缸发动机为傲；但在恩佐逝世之后，是空气动力学大师罗伊·拜恩（Rory Byrne）成为了跃马的救世主，让多年未尝冠军滋味的法拉利久旱逢甘霖。

赛车早已不是单凭动力说话。全世界最出众的大脑在此耕耘数十年后，单纯的马力值早不足以衡量赛车的性能，更无法将赛车推到极限；能让速度机器更进一步的，是研究如何使其与外部场域更好地相处，换言之，如何使空气和路面为我所用，降低它们的阻力，甚而用它们产生推动力。这正是空气动力学的核心工作。

第一次亲密接触

自从1738年伯努利出版《流体动力学》，人类开始从理论上探究空气动力学这门利用气流产生动力的学科。莱特兄弟能够发明飞机，正是建立在数百年的理论基础，及李林达尔（Otto Lilienthal）等人利用空气动力学原理设计滑翔机的实践基础之上，而风洞这一空气动力学研究的必要“武器”也已为他们所用。

毋庸置疑，空气动力学造就了飞机，但它并非汽车的恩主。早期的汽车研发，主要围绕着内燃机展开，重点是如何让更多的人能够用上高效、经济、简易的内燃机，而非同飞机一样，至今在技术和价格上保持着高不可攀。何况，汽车不需要升空，空气动力学是飞机设计的刚需，但对于汽车并不是。

正因为如此，很长一段时间里，汽车设计都处在空气动力学的“蒙昧时期”。固然，优雅的流线型车身有助于降低风阻，但这只是顺服空气，尚未达到驾驭空气的境界。想要驾驭空气，需要的是翼片——它们能利用流经其上下两面的气流形成向下的压力，这种下压力能够让车辆在弯道上变得稳定，仿佛贴在赛道上飞行。

虽然原理属于“反向机翼”，但将翼片的设计引入汽车，灵感仍然源自飞机。上世纪50年代末期美国那些“向前看（Forward Look）”风格的豪华轿车，如凯迪拉克的黄金国（Eldorado）等，都充满了飞机的意象——尖锐的尾翼、凸出的尾灯、张扬而锐利的线条。

这一时期的杰出设计师埃克斯纳（Virgil Exner）不仅在作品上采用机翼元素，更通过风洞进行早期的汽车空气动力学研究，试图将汽车带入空气动力学的时代。他服务过的普利茅斯车厂当时这样介绍翼片的作用：“它们不仅是翼片！一辆车有两个中心点，一是重心，二是下压力中心。为了维持车辆的稳定，重心应当偏下偏前，而下压力中心应当靠后，越后越好。普利茅斯通过设计定风翼做到了这点，它们让对抗横风所需的转向力下降了20%。”这就是空气动力学和汽车最初的触碰。

初尝甜头的高尾翼

同样是在美国，最富于科研精神的赛车厂商Chaparral于1966年破天荒地在2E赛车上采用了高尾翼，以增强后轮的抓地力，提升过弯的稳定性，获得更高速度。更厉害的是，这是由踏板控制的可变定风翼，在过弯时车手释放踏板，尾翼即由低下压力的水平位置转为高下压力的倾斜位置。这项设计后来甚至被F1禁用了许多年，足见它的先进意义。

这片高尾翼的效果有多好呢？菲尔·希尔（Phill Hill）曾驾驶2E的继任者2F驶过纽博格林北环著名的飞跳点。在当时，许多车在这里都会失去抓地，腾空而起；然而2F只是“轻微跳了一下，马上落地”。

见到这立竿见影的效果，1968年，许多F1车队也跃跃欲试地安上了尾翼。然而安装空气动力学套件对赛车产生的影响并不是孤立的，而是牵一发动全身，要经过复杂的计算和测试，才能维持全车的操控平衡，这却是许多车队不曾周密考虑的。盲目地邯郸学步，造出的苦果多于甜头。斯图尔特（Jackie Stewart）驾驶前后安装有高耸翼片的赛车，勉强在对手翼片折断的情况下获得了胜利；但两个月后，林特（Jochen Rindt）因为翼片造成的赛车不稳定发生严重碰撞，一度昏迷不醒。很快就是摩纳哥站，主办方极其担心高尾翼会因刮到路边建筑断折，更担心断了的尾翼砸到近在咫尺的观众。于是，赛会决定禁用任何形式的尾翼，获得了几乎一致通过。

高尾翼再也没有回到F1赛场，但后来重新允许使用的低尾翼和未被禁止的鼻翼依然充满不稳定性。莲花72，第一款真正的空气动力学F1赛车，它具备领先对手数年的空气动力学研发水准，速度骄人，但始终无法解决刹车时前鼻过度变形下沉的问题。林特很不喜欢造成这个问题的鼻翼。到了需要高速吃前车尾流的蒙扎赛道，林特终于获准去掉鼻翼，即便队友报告“赛车走不了直线”，也坚持己见——现实残酷，他在赛车失控中罹难，并在去世后获得1970年的世界冠军。

归根到底，新技术的运用，必须以科学为基础，并在速度和操控性、安全性间达成平衡。然而，即便在上世纪70年代就逐渐开展风洞测试的F1，也有eifelland Type 21这种民科操刀的作品——号称“最懂空气动力学”的设计师遵循“世界是圆的，不应将物体制造出棱角”这一伟大理念制造出的赛车居然严重缺乏下压力，只能沦为笑柄。尝试错误是走向成功的必由之路，但也需要遵循一些基本原则，否则只是无头苍蝇般四处乱窜。

登峰造极的地面效应

除了常见的翼片，空气动力学在赛车上的应用形式，主要还有“地面效应”套件。底盘是车体上面积最大的部件，如果能在底盘下方营造一个低气压乃至近似真空的区域，就能产生巨大的下压力把车压在地面上，并且还不像翼片那样会同时增加风阻，这就叫“地面效应”。

但是“地面效应”是很难获取的，因为它需要做减法，而不是加法。想要达到目的，一个最简单的思路是抽掉底盘下方的空气。Chaparral的设计师从一封只画着尾部带有风扇的赛车的匿名信中获得了这个奇妙的构思。于是，惊世骇俗的Chaparral 2J诞生了，它的别号是“会跑的吸尘器”。尽管仿佛自带轨道一般吸在地上行驶，一圈能比对手快两秒，却不能赢得自家车手的芳心，因为它造成的侧向G力极大，快能把脖子拧断。

这项设计在赛季末就因其他车队抗议而被禁。1978年， Brabham BT46B重拾了车尾风扇并获胜，尽管诡称为“散热套件”，仍然仅存在了一站就被禁用。由此可见，阻碍赛场最新技术应用的因素不局限于技术发展本身的难度，而是平衡各支车队、维持车队间公平竞争的“围场政治”。

简单粗暴的风扇被禁了，还有一种没有那么激进、较为隐蔽的利用“地面效应”的方式，引导气流进入侧箱后，流入U型车底空间，可以形成“文丘里管”效应，营造出低压区，并用尼龙车裙把它围起来。这样的设计可以增加15%的下压力。

这样的设计自1978年莲花78引入赛场，并由莲花79发扬光大，如果不亦步亦趋，甚至都难以赢得比赛。但是它也有弊端。首先，赛车出问题的概率陡然上升。只要尼龙车裙被破坏，或者其他影响“地面效应”初始平衡的情况发生，赛车就会变得极不稳定，造成重大事故频发。这就是为何1983年“地面效应”最终被禁用。其次，如尼基·劳达指出的，“‘地面效应’时代没有过弯技术这回事。进入弯角的时候唯有用最大力轰油门，尽快提速，绝不放松（为了提升底盘上下的气流差值，将‘地面效应’最大化）。”“地面效应”也让驾驶更不安全的同时，变得索然无味。

戴着镣铐的舞蹈

技术的提升一旦触及安全的铁壁，就可能寿终正寝，因而汽车运动的新技术应用总是呈波动式前进态。但是，被禁用的原因，哪些是真正基于安全考量，哪些却属于“围场政治”，谁又能分得一清二白呢？

禁用“地面效应”后，F1进入了涡轮增压时代，空气动力学研发退居二线。在这样的时代背景下，恩佐并没有说错。但是，随着时间推移到内燃机技术已经接近顶峰，当前F1和WEC热衷的混动技术还未被提倡，更没有出现电动赛车的上世纪90年代，设计师们只能将眼光投向空气动力学，这已经成为他们唯一能脱颖而出的努力方向。

然而，尽管我们能说出诸如F-duct，drs，鲨鱼背鳍等近年的知名空气动力学套件，它们也很难被称为革命性。想法越多，技术越成熟，被禁止的设计也就越多，规则一年比一年严密，空子就越来越难钻。可以说，当前再也没有和空气动力学早期发展史那样划时代的设计出现的可能。我们品味的，竟是如何在规则夹缝中创新求异，这是否消磨了技术天才的精力？又是否让赋予汽车运动无穷魅力的技术革新黯然失色？

对于赛车空气动力学，现在是最好的年代，也是最坏的年代。