丰田TF109前翼的绝妙设计如何让F1对手跌入陷阱

html

一级方程式赛车是工程的奇迹，经过精心打造和设计，在不妥协其唯一任务的前提下，尽可能地提高性能：比其他所有人跑得更快。

为了做到这一点，他们对自己的专业知识、计划以及任何可能削弱他们竞争优势的东西都极为保护。有时，这意味着他们会制造一些自己明知道不会起作用的部件。

丰田巧妙的前翼欺骗内幕：TF109如何欺骗F1对手

丰田TF109是这家日本巨头的最后一款F1赛车。在经历了七年的参赛经历后，随着全球金融危机的到来，它结束了其项目，尽管2010年的赛车已经完全开发并准备好参赛。

在许多方面，它的离开标志着奢侈时代的结束，那时车队会毫无节制地花费。丰田在其科隆基地拥有两个最先进的风洞，全天候运行，不断注入新鲜的创意。

在TF109的开发过程中，一个这样的想法来自于萨米·迪亚西诺斯。作为一名年轻的澳大利亚CFD工程师，他在完成自己的空气动力学博士学位时获得了这份工作。更具体地说，是关于前翼与汽车轮胎之间的相互作用。在学术界，他们一直是孤立研究的，而迪亚西诺斯博士将它们结合在一起，在F1工程开发的最前沿，融合了CFD和风洞测试的使用。

作为一名赛车运动爱好者，迪亚西诺斯博士在哈维·波斯特尔维特的建议下学习航空工程，他曾为赫斯基、泰瑞尔、法拉利和本田工作。在《赛车工程》的一篇专栏中，他概述了进入F1的路径，这是迪亚西诺斯博士严格遵循的路线图。

“我只是一个青少年，观看一级方程式，梦想有一天能设计那些赛车，”迪亚西诺斯博士告诉PlanetF1.com。“我从来没有想过要当车手，我一直想做设计。我曾经阅读这本杂志《赛车工程》。当时，哈维·波斯特尔维特每月写一篇两页的专栏，他概述了学生进入一级方程式的理想路径。那就是学习航空航天工程，然后去攻读某种车辆动力学或空气动力学的博士学位——这显然会让你对F1车队有吸引力。这正是我所遵循的路径。”

在高中期间，他玩弄模型车，并参与了世界太阳能挑战赛项目，帮助设计了一种赛车，那时候他还只是个小孩。这种情况一直持续到他上大学，后来在攻读博士学位时他就逐渐放下了。相反，他开始在当地的赛车运动中工作，在澳大利亚超级跑车比赛和方程式系列的第二级别中获得了真实的实践经验。

“我在新南威尔士大学完成了太阳能汽车团队的领导工作，”迪亚西诺斯博士回忆道。“当时我与工程学院院长关系非常密切，因为他监督这个项目，并帮助我获得了攻读博士学位的奖学金，但条件是我不能继续参与太阳能汽车项目。”

“因此，我开始寻找当地的赛车团队，希望能帮忙。在攻读博士学位期间，我参与了Formula 4000（即之前的Formula Holden，以及更早的Formula Brabham）。那时，V8超级汽车的第二级系列被称为Konica系列，所以我为他们做赛车工程，完全是志愿者，试图学习更多以获得经验。”

他在赛车行业结识的人、获得的经验和学术成就让丰田F1团队注意到了他，2007年，迪亚西诺斯博士发现自己在欧洲与F1最新且资金最充足的团队之一合作，担任CFD工程师。时机恰到好处，因为不久之后，前翼规则的变化直接与迪亚西诺斯博士过去四年所研究的内容相关——前翼在地面效应下与其后方轮胎之间的关系。

“我的博士学位在我的职业生涯中发挥了重要作用，”迪亚西诺斯博士解释道。“在学术界，我注意到很多人只研究了单独的地面效应翼；他们单独研究了轮胎。我总是关注开放轮胎的赛车，观察前翼和前轮，觉得它们的关系非常紧密，肯定会相互影响。因此，这就是我在博士研究中探讨的内容。”

“我在博士研究中探讨的内容是从没有重叠到完全重叠，以及在不同攻角和翼高下的变化。”

“在丰田工作期间，2009赛季，国际汽车联合会引入了一套新规则，这套新规则是前翼首次完全重叠前轮。这对我来说太好了，正是我过去四年研究的内容。”

他顺利加入了前翼设计团队，开发了一种新颖的前翼端板概念。在双扩散器成为关键性能差异化因素的时期，多亏了迪亚西诺斯，丰田在新的一年里在汽车的另一端有了一些有趣的发展。

模仿是最好的赞美，丰田的设计团队清楚地知道，从端板首次曝光的那一刻起，竞争对手就会开始逆向工程该设计。虽然迪亚西诺斯的设计在风洞中表现良好，并成功应用于赛车，但这并不是唯一探索的概念。有些失败的尝试在TF109向世界揭幕时，反而显得更有价值。

萨米·迪亚西诺斯博士（站立）与丰田TF109。

在发布时，迪亚西诺斯博士的前翼端板出现在了汽车上，但并不是实际使用的那一个；他被指派设计一个虚假的端板，这个设计借鉴了所有失败的概念，目的是尽可能长时间地隐藏最终方案，同时希望能让竞争对手陷入开发的误区（见上图）。三天后，这辆车在葡萄牙的阿尔加维首次亮相，采用了完全不同的端板解决方案。

“我设计了你们第一次在TF109上看到的开槽前翼端板，”他说。“对我来说，这辆车最酷的地方在于，我们有一个双气流扩散器，所以每个人都在隐藏他们的扩散器，因为扩散器是那一年性能的主要差异化因素，但丰田是唯一在季前测试中也遮盖前翼的团队，因为他们试图保护我发起的这个端板设计。

“这个前翼设计的另一个令人兴奋的部分是，管理层意识到这将是一个独特的设计方案，所以他们实际上让我为发布车设计一个假前翼端板。因此，我们设计了这个假前翼端板，基本上是把所有不成功的想法拼凑在一起，使其看起来精致，然后3D打印了这个巨大的假端板用于发布。

“当时我有一些前同事或朋友在其他F1团队看到那个假前翼时都说‘哇，萨米，你在这个端板上做得真不错！’结果一周后真正的设计就发布了。

“目前有很多TF109的图片在流传，其中有这个假前翼端板。”

这突显了团队在试图欺骗或用错误信息迷惑竞争对手时愿意付出的代价；这是一种企业间谍活动和竞争，旨在占用资源并减缓开发，从而延长任何优势。如今，这种伎俩更容易实现，因为使用数字渲染代替真实的赛车，组件往往被简化或是许多代以前的，以至于没有任何实际价值。

“我感到非常荣幸能够在风洞测试和CFD测试限制出现之前在F1工作，”迪亚西诺斯博士说。“在丰田，我们有两个风洞24小时不间断运行，彼此平行。气动部门的办公室实际上就是连接这两个风洞的桥。

“这意味着他们需要有人将创意输入这些项目进行尝试；如果没有想法去测试，你就无法让风洞全天候运行。他们非常开放，有时愿意尝试一些稍微超出常规的东西。我永远不会忘记，当我第一次绘制那个槽缝前翼端板时，我的经理说，‘这行不通’。我说，‘哦，好吧，我已经提交给团队了。让我们看看会发生什么。’果然，它真的有效。所以这就是能够拥有资源去尝试各种事物。”

到下一个赛季，槽缝成为了标准设计特征，因为车队希望控制前翼的气流，前轮前方——这是在效率和下压力方面至关重要的区域。

赛季结束时，拥有三年F1经验的Diasinos博士转到威廉姆斯，这支他小时候支持的车队，担任高级CFD工程师。虽然这段任期很短，但他的经验将CFD和风洞的世界联系起来，对当时尚未完全理解两者关系的车队产生了实际影响。

“我同时拥有CFD和风洞的经验，而在当时，这两种工具的使用方式和使用者是非常分开的，”Diasinos博士解释道。“我认为现在不是这样，但在那时确实如此。正因为如此，他们认为我是一位很合适的人，可以尝试将CFD中所做的与风洞程序连接起来，并尽量将两者结合起来。”

威廉姆斯的做法有所不同。开发和测试结果中创新或分析的成分较少。

“这更多是为了给团队提供数据，给风洞提供数据，而不是真正考虑正在测试的内容以及为什么可能不起作用，”他说。

“我能向他们展示如何用不同的方式使用CFD工具，并理解某些组件并不是单纯为了提升性能，而是为了帮助将汽车的不同部分连接在一起，优化整体表现。

“在我短暂的威廉姆斯任期内，鼻下转向叶片就是我实现这个目标的方式。他们在我到达之前已经测试过这个概念，但没有理解它们应该做什么，而我能够展示它实际上是一个调节装置，帮助你调节任何前翼的变化，使其与前地板协同工作。因此，我通过一系列CFD模拟来证明这一点，并围绕这个创建了一个风洞程序。在与他们一起运行这个风洞程序后，这些装置最终被安装到了赛车上。”

迪亚西诺斯博士在威廉姆斯车队的任期很短，随后他转到凯瑟汉，这是2010年加入F1的三支车队之一。这与丰田的经历截然不同，但这是一个可以发挥迪亚西诺斯博士影响力的地方。

正是在那里，他学到了一个永远不会忘记的教训。为了改善凯瑟汉CT01前部的空气动力学，降低转向架的设计选择却导致了刹车冷却问题，这个问题困扰了车队接下来的两个赛季。

“这将永远伴随我，因为这是一个错误，”他承认。“这显然是我犯的错误。”

“当我们为凯瑟汉设计CTO1时，我的任务是进行风洞测试，以确定从空气动力学的角度来看前悬挂布局应该是什么。我非常想测试的一个设计是将转向架降低到单体车身的底部，并让转向杆沿着底部控制臂的前缘走。在风洞中，这非常棒，立刻就有了收益。看起来这样做真的很有利，所以我们就这样做了。

“但这个错误的原因是我们整年都在与刹车冷却问题作斗争。而我们与刹车冷却作斗争的原因是转向杆现在连接到了最适合冷却刹车盘的位置。

“这只是我经验不足造成的，所以整年我们都在使用超大刹车通道，因为我们无法获得所需的冷却。这使我们失去了通过将转向连接杆向下移动所获得的效率。这是我在赛季中途学到的东西，不幸的是，这个单体车身也延续到了下一年。因此，这是车队因为我在没有理解其后果的情况下倡导的一个决定而持续了超过一年的问题。”

现在，迪亚西诺斯博士利用在F1工作中获得的经验，作为麦考瑞大学机械工程的高级讲师，教导下一代，帮助他们实现工程梦想。他继续进行早期职业的学术工作，贡献了一系列广泛集中于空气动力学和计算流体力学的研究论文。这项工作让他始终处于前沿，就像近二十年前他第一次前往欧洲时一样。在这一切中，他对F1的热情依然不减。