這是《地面的賬本》第二篇，賽車底板和地面之間有一條縫。五十年來，所有關(guān)于地面效應(yīng)的故事，講的都是同一件事：怎么把它封死。這篇拆的，就是這堵墻的賬本。

2022年3月，巴林，F(xiàn)1賽季揭幕戰(zhàn)。

全場最快的衛(wèi)冕冠軍梅賽德斯W13在直道的最后做出了一種令人忐忑的姿態(tài)，整臺賽車像一條正在急喘著的巨鯨，底盤以每秒四五次的頻率劇烈上下彈跳，碳纖維底板反復(fù)拍擊著瀝青路面。維修區(qū)的監(jiān)控屏幕上，離地高度的曲線像心電圖一樣瘋狂的跳動。

劉易斯·漢密爾頓在下車之后腰桿都直不起來。他說自己在最高速時視線是完全模糊的。

圍場（Paddock，賽車維修區(qū)和車隊(duì)工作區(qū)的統(tǒng)稱）里的人管這種現(xiàn)象叫"海豚跳"（Porpoising）。乍一聽是挺萌的，但是開過飛機(jī)的人不會陌生，航空界也是早在上個世紀(jì)30年代就給著陸時的同類彈跳取了同一個名字—— Porpoising。

但是如果我們往前翻四十年的比賽新聞報(bào)道和錄像，會發(fā)現(xiàn)幾乎一模一樣的物理現(xiàn)象，底盤在高速彎里劇烈彈跳時，車手被死死摁在單體殼（賽車的整體承力結(jié)構(gòu)）里承受著持續(xù)的骨震。

只不過在1982年那個版本，搭進(jìn)去了好幾條人命。

這兩件事之間隔著四十年的技術(shù)革命，超過三代工程師的職業(yè)生涯，還有數(shù)十億美元的研發(fā)投入，以及一個至今沒有被徹底解決的物理難題：

怎么在賽車底板兩側(cè)什么都不放的情況下，封鎖住時速300公里的車底真空？

1970年代的工程師造了一堵看得見的墻，一塊沿側(cè)箱邊緣垂直滑動的實(shí)體裙板，用耐磨材料死死貼住賽道表面。

2022年的工程師造了一堵看不見的墻，一道用高速旋轉(zhuǎn)的渦流編織出來的氣墻，沒有任何固體和地面接觸。

W13在巴林暴露海豚跳問題

看得見的那堵墻，代價(jià)是人命?？床灰姷倪@堵墻，代價(jià)是漢密爾頓的腰椎。

物理的賬單從來不會消失。它只是換了一種方式呈現(xiàn)。

第一幕 機(jī)械剛性密封的暴力美學(xué)

帝國理工的那一刻

1975年夏天，英國諾?？丝ず丈獱枺℉ethel）的蓮花工廠里，老板柯林·查普曼（Colin Chapman）干了一件不太像他風(fēng)格的事：他寫了一份長達(dá)27頁的技術(shù)文件。

查普曼不是那種愛寫技術(shù)文件的人。他是賽車界出了名的現(xiàn)場拍板型決策人，腦子轉(zhuǎn)的快，相比于腦子，他的嘴更快，他經(jīng)常在維修區(qū)指著圖紙三兩句話就能把人罵哭。但是這一次不一樣。

蓮花72號賽車已經(jīng)服役了五年，中間好幾款替代車型都全部失敗了。查普曼很清楚，在舊底子上縫縫補(bǔ)補(bǔ)已經(jīng)沒有出路了，他需要的是一次顛覆性的突破。

這份文件的編號是"Project Type 78"。說白了就一句話，飛機(jī)的機(jī)翼靠上下表面的壓差產(chǎn)生升力，那把機(jī)翼倒過來裝在賽車底下，是不是就能產(chǎn)生一股把車往地上壓的力呢？

這個思路在賽車圈里不算什么新鮮事。查普曼手下的空氣動力學(xué)專家彼得·賴特（Peter Wright）早就在1967年在BRM車隊(duì)做過類似的風(fēng)洞試驗(yàn)。

真正讓這份文件不一樣的，是查普曼在最后幾頁直白且坦率地列了一張清單："我不知道的東西。"

一個賽車隊(duì)老板，親手寫下自己有什么不懂，這在圍場里是不常見的。

查普曼把文件交給了研發(fā)主管托尼·拉德（Tony Rudd），拉德召集了賴特、馬丁·奧格爾維（Martin Ogilvie）和拉爾夫·貝拉米（Ralph Bellamy），組成了一個四人攻堅(jiān)小組。他們的工作地點(diǎn)是倫敦帝國理工（Imperial College London）航空系的風(fēng)洞，這當(dāng)時在全英極少數(shù)配備了移動地板（Rolling Road）的風(fēng)洞之一。

F1風(fēng)洞模型，復(fù)現(xiàn)賽道相對運(yùn)動

移動地板是做地面效應(yīng)測試的命門。一般普通風(fēng)洞的地板是靜止的，氣流吹過時會在表面形成一層黏糊糊的低速邊界層，讓車底實(shí)際風(fēng)速比真實(shí)路況低一大截。移動地板和風(fēng)速是同步運(yùn)動的，相當(dāng)于給模型車造了一條真正在跑的路。沒有它，所有地面效應(yīng)的數(shù)據(jù)只能用來騙騙不懂的人，實(shí)際就是一堆徒有其表的樂色。

賴特在帝國理工的風(fēng)洞里拿著一個1:4的縮比模型反復(fù)吹。側(cè)箱做成倒置機(jī)翼的截面，底部形成一個由前到后逐漸收窄再擴(kuò)張的通道，工程師管這種形狀叫文丘里隧道（Venturi Tunnel）。氣流從前端涌入，在最窄處（喉部）被強(qiáng)制加速，在連續(xù)性約束下，流速越快、靜壓就越低。底板下方形成一個巨大的負(fù)壓區(qū)，賽車會被吸向地面。

倒置機(jī)翼與文丘里原理圖

但是最初的測試結(jié)果并沒有驚艷四座。模型確實(shí)產(chǎn)生了額外的下壓力，只是增量平平無奇。

直到有一天，賴特在模型兩側(cè)加上了幾條簡易的擋板，把側(cè)箱底部和移動地板之間的縫隙封死。

儀表上的數(shù)字跳動了。

不是那種線性增長，是非線性的暴漲。

下壓力出現(xiàn)了遠(yuǎn)超預(yù)期的躍升。賴特盯著數(shù)據(jù)看了很久。他意識到，倒置機(jī)翼本身不是關(guān)鍵，密封才是關(guān)鍵。只要車底和地面之間的低壓區(qū)被徹底封閉，外側(cè)的高壓空氣進(jìn)不來，負(fù)壓分布就會進(jìn)入高度敏感的非線性區(qū)間，下壓力增長顯著加快。

這就是地面效應(yīng)的"尤里卡時刻"。密封的秘密就這么簡單，一句話就能說清楚，誰能把那條縫封死，誰就能贏。

刷子、裙板與統(tǒng)治

Lotus 78/79 地效結(jié)構(gòu)，實(shí)體裙板與現(xiàn)代底板，是同一道題

1977年，蓮花78號（Lotus 78）帶著這個秘密武器上了賽道。側(cè)箱做成了標(biāo)準(zhǔn)的倒置翼型截面，底部是文丘里隧道，兩側(cè)邊緣裝了一排柔性的尼龍材質(zhì)刷子，用來負(fù)責(zé)封住底板和賽道之間的縫隙。

Lotus 78把倒置翼型帶上F1賽道

馬里奧·安德烈蒂（Mario Andretti）第一次開著這臺Lotus 78跑完幾圈后，給出了一個日后被反復(fù)引用的評價(jià)："屁股像被粘在路面上一樣。"（原話是Painted to the road.）

Lotus 78在那個賽季贏了五場比賽。那是屬于Lotus 78的賽季，安德烈蒂的圈速在高速彎里碾壓全場，地面效應(yīng)賦予了賽車遠(yuǎn)超常規(guī)空氣動力學(xué)套件的過彎極限，而且?guī)缀醪辉黾又钡郎系淖枇Α?/p>

在物理的賬本上，這筆交易可以說是劃算到離譜，傳統(tǒng)尾翼每多一公斤下壓力就要搭上一份額外的阻力，但是地面效應(yīng)的下壓力幾乎是免費(fèi)的。

但是Lotus 78還是有一個致命的短板，他那套尼龍刷子根本抗不住。

時速在超過250公里后，刷毛貼著瀝青路面高速摩擦，幾圈下來就會被磨禿。密封一旦失效，車底負(fù)壓泄漏，下壓力就會直接跳水。一場比賽跑到后半段，賽車的過彎速度可能要比開頭要慢上好幾秒。

查普曼受不了這種所謂的半途而廢。他要的是整場比賽從頭到尾都封得死死的絕對密封。

隨后在1978年，Lotus 79橫空出世。

Lotus 79的核心進(jìn)化不是把底盤改得多么花哨，而是查普曼和奧格爾維做了一個大膽的結(jié)構(gòu)重組，他們把油箱從側(cè)箱里搬走，挪到車手身后。這一刀下去，側(cè)箱內(nèi)部100%的空間全部讓給了文丘里隧道。隧道的截面更寬更深，氣流通量也更大，下壓力比Lotus 78暴增了大概30%。

Lotus 79裙板，用陶瓷條貼住地面

密封系統(tǒng)也進(jìn)行了徹底升級。尼龍刷子被扔到了一邊，取而代之的是一套精密的滑動裙板（Sliding Skirts）。

裙板的工作原理是側(cè)箱外緣有一個垂直的導(dǎo)槽，裙板在導(dǎo)槽里靠彈簧向下推，同時車底的負(fù)壓也在往下"吸"，彈簧力加氣動吸力，可謂是雙重保險(xiǎn)，讓裙板底部始終緊貼賽道表面。裙板底緣鑲嵌著一條非常耐磨的陶瓷摩擦片（Ceramic Rubbing Strip），可以在碳纖維和瀝青的高速摩擦中撐過一整場比賽。

地面有起伏？裙板在導(dǎo)槽里自動上下滑動，可以跟著路面走。

彎道里車身側(cè)傾？裙板自適應(yīng)調(diào)整高度。它相當(dāng)于一堵活的墻，柔性、動態(tài)、自我調(diào)節(jié)，在任何一個瞬間都維持著幾乎絕對的氣密。

1978賽季，Lotus 79統(tǒng)治了圍場。16場比賽贏了8場。安德烈蒂拿下世界冠軍，隊(duì)友羅尼·彼得森（Ronnie Peterson）排名第二。蓮花車隊(duì)以壓倒性優(yōu)勢拿下車隊(duì)冠軍。

安德烈蒂至今仍是最后一個贏得F1世界冠軍的美國人。

"二進(jìn)制死神"

但是Lotus 79的統(tǒng)治換來了一場全圍場的軍備競賽。

1979年，帕特里克·海德（Patrick Head）設(shè)計(jì)的威廉姆斯FW07把地面效應(yīng)賽車的概念又往前推了一步，鋁蜂窩單體殼比蓮花的單層蒙皮剛度高出一大截，扭轉(zhuǎn)剛性更好，裙板密封的一致性也更穩(wěn)定。

利吉爾（Ligier）JS11在賽季初期一度碾壓全場，后來被發(fā)現(xiàn)在文丘里隧道里藏了一套違規(guī)的隱藏式活門（Clapet），高速時自動彈開調(diào)節(jié)下壓力。蒂勒爾（Tyrrell）009則被圍場里的人直接叫做"Lotus 79的翻版"。

好像所有人都在抄，但抄著抄著，所有人都碰到了同一個物理問題，可以想象成一堵墻。

地面效應(yīng)的下壓力和離地高度之間的關(guān)系并不是線性的。底板離地面越近，負(fù)壓就越強(qiáng)，下壓力也就越大。

這意味著什么？如果我們想從地面效應(yīng)里榨取最大的過彎速度，就必須把賽車盡可能壓低，也就是說底板離地面越近越好。

只是這里有一個工程困境。賽車有懸掛系統(tǒng)，但是懸掛是軟的，高速彎里下壓力把車往下壓，懸掛行程被吃掉，底板和賽道的間隙在變化。裙板可以跟著上下滑動來補(bǔ)償，但是如果懸掛行程太大，裙板的導(dǎo)槽不夠深，裙板會被頂?shù)筋^，密封也就沒了。

但是工程師們還是找到了一個簡單粗暴的解決方案，他們把懸掛調(diào)硬，往死里狠狠的調(diào)。

隨之就是彈簧被換成了硬度極高的金屬塊或橡膠緩沖塊，阻尼器也被擰到接近鎖死狀態(tài)，懸掛行程被壓縮到只剩幾毫米。

這時候的賽車不再有減震能力。路面的每一處接縫、每一個路肩、每一塊碎石，都會通過單體殼直接傳遞到車手們的脊椎上。

也就是這時候開始，車手們的身體開始付出代價(jià)。高頻震動導(dǎo)致視線模糊、腰椎損傷、內(nèi)臟受到?jīng)_擊。凱克·羅斯伯格（Keke Rosberg）整個職業(yè)生涯都在經(jīng)受這種物理折磨。

但是脊柱損傷只是慢性的代價(jià)，滑動裙板還埋著另一顆隨時會爆的雷。

這顆雷的名字叫二進(jìn)制失效。

滑動裙板的密封狀態(tài)只有兩種，要么是完美密封，或者完全失效。沒有中間地帶。

設(shè)想一臺賽車以280公里的時速過彎。地面效應(yīng)滿負(fù)荷工作，下壓力把四條輪胎死死按在賽道上，賽車以遠(yuǎn)超常規(guī)物理抓地力極限的速度切過彎心。這一切都建立在一個前提上，裙板密封完好，車底是一個封閉的負(fù)壓區(qū)。

然后，賽車軋過了一塊路肩。

或者說，一顆小石子卡進(jìn)了裙板的導(dǎo)槽。

這些情況的發(fā)生導(dǎo)致裙板被頂起來，哪怕只有幾毫米。

縫隙出現(xiàn)的瞬間，車身兩側(cè)的高壓空氣會像洪水一樣涌入車底。負(fù)壓區(qū)在幾個毫秒之內(nèi)被瞬間瓦解，下壓力蒸發(fā)了。

這個過程有多快？空氣動力學(xué)的特征響應(yīng)時間大約是底板長度除以車速。F1賽車底板長度約1到2米，高速時車速約80到100米/秒。算出來，這個響應(yīng)時間大約是：

T≈10到25毫秒。

但是我們?nèi)艘话愕姆磻?yīng)時間是200到300毫秒。

也就是說當(dāng)裙板失效的那一刻，車手幾乎不可能在這個時間窗口內(nèi)做出有效反應(yīng)，他甚至來不及意識到發(fā)生了什么。

更要命的是，這個失效過程存在不對稱性，崩潰是瞬間的（10毫秒），但是恢復(fù)是緩慢的，氣流需要重新建立穩(wěn)定的文丘里流場，裙板需要重新落回導(dǎo)槽。崩潰快恢復(fù)起來慢，這個不對稱導(dǎo)致了一種自激振蕩，賽車在"有下壓力"和"沒有下壓力"之間高頻跳動，底盤像癲癇發(fā)作一樣上下抽搐。

這就是2022年海豚跳的80年代原始版本。

2022 現(xiàn)代地效底板，現(xiàn)代底板用文丘里通道重建車底負(fù)壓

在軟件工程里，這叫級聯(lián)故障（Cascading Failure）。一個看似無關(guān)緊要的邊界條件突變（比如裙板卡死了1毫米），引發(fā)了一個子系統(tǒng)的瞬間崩潰（負(fù)壓區(qū)消失），而這個子系統(tǒng)恰好是整個賽車抓地力的唯一支撐。整臺賽車從"滿血運(yùn)行"到"完全失控"，只用了一幀。

這個時期的高速賽車，把安全裕度壓縮到了危險(xiǎn)水平。

第二幕 血色編年史

1980年8月1日，霍肯海姆

帕特里克·德派里爾（Patrick Depailler），35歲。法國人。

一年前他在一次懸掛滑翔事故中嚴(yán)重摔傷了腿。養(yǎng)傷期間，他失去了利吉爾車隊(duì)的席位。阿爾法·羅密歐（Alfa Romeo）給了他第二次機(jī)會。他帶著未完全康復(fù)的傷腿坐進(jìn)了Alfa Romeo 179賽車，在霍肯海姆賽道（Hockenheimring）進(jìn)行私人測試，那次不是比賽日，只是一次車隊(duì)自己組織的普通跑場。

帕特里克·德派里爾與 Alfa Romeo 179

德派里爾在老霍肯海姆賽道的東彎（Ostkurve）以大約270到280公里的時速全速通過。這是一個高速長彎，地面效應(yīng)的加持下賽車可以幾乎不減速地切過去。

然后不幸地出事了。事后調(diào)查認(rèn)為懸掛失效是主因，也有文獻(xiàn)提到裙板故障可能是誘因之一，確切的根本原因至今沒有被徹底確認(rèn)。

當(dāng)時賽車沖出賽道，撞上了Armco金屬護(hù)欄。底盤沿著護(hù)欄頂部滑行了一段距離，然后翻了過去。

當(dāng)時的東彎還沒有防護(hù)網(wǎng)。

德派里爾在被送往醫(yī)院的途中已經(jīng)沒有了生命體征。

這起事故直接導(dǎo)致了東彎后來被加裝了減速彎角。一條人命，換一個彎道的改造。這筆物理賬是不會幫我們賴掉的。

1982年5月8日，佐爾德

吉爾·維倫紐夫（Gilles Villeneuve），32歲。加拿大人。法拉利車隊(duì)的super star。

兩周前的伊莫拉（Imola），隊(duì)友迪迪埃·皮羅尼（Didier Pironi）在最后幾圈違反車隊(duì)指令超過了維倫紐夫奪冠。維倫紐夫暴怒了，他公開表示自己再也不會和皮羅尼說話。

5月8日下午，比利時大獎賽排位賽，在最后的8分鐘。維倫紐夫駕駛法拉利126 C2沖出維修區(qū)，全力追趕皮羅尼的圈速。

維倫紐夫的126C2，速度先于安全邊界

在第一個彎角組合之后的一段上坡路段，維倫紐夫以超過200公里的時速追上了前方慢速行駛的約亨·馬斯（Jochen Mass）駕駛的March 821。

馬斯看到后方快速逼近的法拉利，向右側(cè)讓路。

但是維倫紐夫也在同一瞬間選擇了從右側(cè)超車。

法拉利的左前輪撞上了March的右后輪。

接下來發(fā)生的事情在賽車史上被反復(fù)回放了無數(shù)次，法拉利以超過200公里的時速被彈射到空中，在空中劃了一道100多米的弧線。

賽車在撞地后連續(xù)翻滾，車身主體結(jié)構(gòu)在撞擊中解體。前部車身被撕裂。座椅靠背的隔板從車體上被扯斷，而安全帶就固定在那塊隔板上。

維倫紐夫連同座椅一起被從賽車殘骸中甩出，落在大約50米外的防護(hù)網(wǎng)旁邊。他的頭盔在最后撞擊防護(hù)網(wǎng)立柱時脫落。

賽道醫(yī)療主管希德·沃特金斯（Sid Watkins）趕到現(xiàn)場為他插管。但頸椎骨折是致命的。

當(dāng)晚21:12，維倫紐夫在Leuven的醫(yī)院被宣告死亡。

維倫紐夫的死不是裙板直接導(dǎo)致的。他死于一次高速輪對輪碰撞，但是地面效應(yīng)算是間接的幫兇了，僵硬到接近零行程的懸掛讓賽車在路面起伏時沒有任何緩沖，而地面效應(yīng)賦予的極端彎速意味著任何碰撞的動能都被放大到了遠(yuǎn)超安全標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期的量級。

在一個沒有地面效應(yīng)的時代，同樣的碰撞角度和同樣的速度差，大概率不會致命。

但是1982年的F1賽車，已經(jīng)跑得比安全標(biāo)準(zhǔn)快了一個時代。

1982年8月7日，霍肯海姆

又是霍肯海姆。德派里爾在同一條賽道上丟了命，期間已經(jīng)過了整整兩年。

迪迪?！てち_尼（Didier Pironi），30歲，一個法國人。積分榜領(lǐng)先者，三個月前剛失去了隊(duì)友維倫紐夫。

德國大獎賽排位賽，周六早上，那天暴雨，賽道上水霧彌漫。

皮羅尼駕駛法拉利126 C2在大雨中全速推進(jìn)。前方，德里克·戴利（Derek Daly）的威廉姆斯正在偏離賽車線為阿蘭·普羅斯特（Alain Prost）低速行駛的雷諾讓路。

戴利卷起的水霧完全遮蔽了皮羅尼的視線，他根本沒有看到藏在水霧后面的雷諾。

結(jié)果法拉利以接近270公里的時速撞上了普羅斯特的賽車尾部。

賽車隨之騰空翻滾，然后重重砸回賽道。皮羅尼被困在扭曲的殘骸里大約30分鐘。

這起事故導(dǎo)致他雙腿粉碎性骨折，手臂骨折。此后經(jīng)歷了數(shù)十次手術(shù)，差一點(diǎn)截肢，不過他再也沒有回到F1賽場。

普羅斯特沒有受傷，但這場事故在他心里留下了深深的陰影。后來他在雨戰(zhàn)中是出了名的保守。

這可能不是性格原因吧，可能是霍肯海姆那天早上的水霧一直沒有散。

但是皮羅尼的故事沒有在這里結(jié)束。

1987年8月23日，英國懷特島（Isle of Wight）海域，一場快艇比賽。皮羅尼駕駛一艘40英尺長的碳纖維快艇蜂鳥號（Colibri），搭載著蘭博基尼引擎，以超過185公里的時速貼著海面飛馳?？焱ё采狭擞洼?strong>埃索·埃文號（Esso Avon）的尾浪。

結(jié)果船體騰空，發(fā)生了連續(xù)翻滾，倒扣在海面上。

三名船員全部當(dāng)場身亡，皮羅尼，34歲；法國電視記者貝爾納·吉魯（Bernard Giroux）；前利吉爾F1車隊(duì)工程師克勞德·蓋納爾（Jean-Claude Guénard）。

皮羅尼沒有等到自己的雙胞胎兒子出生。他的妻子凱瑟琳當(dāng)時正懷著孕。

天才騙子與最終審判

在圍場里的血淚史不斷累積的同時，有一個人在玩一場更高級的游戲。

1981年，國際汽聯(lián)（FIA）的上級機(jī)構(gòu)FISA終于受不了了。賽事管理者Jean-Marie Balestre宣布禁止滑動裙板，所有賽車必須保證6厘米的最低離地間隙。技術(shù)檢查在維修區(qū)進(jìn)行，賽車必須停在那里不動，還要裁判蹲下來拿尺去量。

戈登·默里（Gordon Murray）是布拉漢姆（Brabham）車隊(duì)的首席設(shè)計(jì)師，一個南非人，也就是日后設(shè)計(jì)出邁凱倫F1公路跑車的那位傳奇工程師。

他在Brabham BT49C上裝了一套液壓氣動懸掛系統(tǒng)（Hydropneumatic Suspension）。

地效賽車用極硬懸掛守住離地高度

原理也很簡單，懸掛支柱里灌著液壓油，油路上有一個針孔大小的出口連接著一個儲液罐。賽車停在維修區(qū)，沒有氣動載荷，液壓油把懸掛撐到標(biāo)準(zhǔn)的6厘米高度，—量吧，完全是合規(guī)的。

但是賽車一開上賽道，氣動下壓力把車身往下推，液壓油就通過那個針孔被慢慢擠進(jìn)儲液罐。底板一點(diǎn)一點(diǎn)地貼近地面，裙板重新密封，地面效應(yīng)也就全功率啟動了。在回維修區(qū)的路上，下壓力消失，油又通過針孔慢慢流回懸掛支柱，車身又重新升到6厘米。這樣裁判看到的永遠(yuǎn)是合規(guī)的高度。

更絕的是默里的煙霧彈，據(jù)他后來在賽車雜志的采訪中回憶：

他在一個側(cè)箱里放了一個巨大的、用鋁板做的假盒子。盒子上面接滿了電線和液壓管路，看起來像是一臺精密得離譜的"液壓電子控制單元"，他甚至在盒子上貼了一個金屬標(biāo)簽，上面寫著FIA Cheat這一句話。

當(dāng)對手車隊(duì)（利吉爾、蓮花、蒂勒爾）向FIA投訴并被允許進(jìn)入布拉漢姆車庫檢查時，所有人的目光都被那個假盒子和那個挑釁性的標(biāo)簽吸引住了。他們圍著它研究了半天，又拆線路查管路，又是畫圖紙。

沒有人注意到真正的閥門組藏在賽車的其他角落里。

這套系統(tǒng)實(shí)在是太好用了。幾場比賽之后，半個圍場都在抄。納爾遜·皮奎特（Nelson Piquet）靠著這輛BT49C拿下了1981年的世界冠軍，這是他的第一個世界冠軍。

這一年，圍場里的血淚史沒有停過。維倫紐夫沒了，帕萊蒂沒了，皮羅尼也廢了。

1982賽季結(jié)束后，F(xiàn)ISA宣布了最終審判：

1983賽季起，強(qiáng)制平底板。文丘里隧道底板被徹底封殺?；瑒尤拱澹瑨呷霘v史的垃圾堆。

這個決定來得很突然，留給車隊(duì)重新設(shè)計(jì)賽車的時間只有幾個月。當(dāng)時的賽車媒體用了一個詞：Bombshell。

從此，F(xiàn)1進(jìn)入了一個長達(dá)近四十年的"平底板時代"。沒有文丘里隧道，也沒有滑動裙板，賽車的下壓力主要依靠車身上方的定風(fēng)翼，即前翼和后翼。這些東西效率遠(yuǎn)不如地面效應(yīng)，他們每產(chǎn)生一公斤下壓力，就要搭上一份明碼標(biāo)價(jià)的阻力。

直到2022年。

第三幕 以空氣對抗空氣

四十年后的復(fù)興

2022年F1技術(shù)規(guī)章迎來了歷史性的大改。文丘里隧道底板重返圍場。

動機(jī)不是什么懷舊情懷，是一個困擾了F1二十年的競技問題，前車車身上方那些復(fù)雜翼片和轉(zhuǎn)向?qū)Я靼鍟圃齑罅课闪魑槽E，也就是所謂的"臟空氣"（Dirty Air），會嚴(yán)重干擾后車的下壓力，這讓超車變得幾乎不可能。電視機(jī)前的觀眾看不到貼身纏斗，只能看到一列看似火車一樣的車隊(duì)排著隊(duì)不停的繞圈。

把下壓力的來源從車身上方轉(zhuǎn)移到底板下方，理論上可以顯著減小尾跡對后車的干擾。底板產(chǎn)生的低壓流場比上方翼片的尾流要干凈得多，后車跟在前車身后時，底板的下壓力損失會小很多。

但是問題的核心還是沒有變：

任何形式的實(shí)體側(cè)裙或活動物理部件，依舊被絕對禁止。

2022年的空氣動力學(xué)家面對的是和1975年的彼得·賴特一模一樣的物理難題，怎么在底板兩側(cè)什么都不放的情況下，封住車底的負(fù)壓？

他們的答案是用空氣來阻擋空氣。

三道看不見的防線

現(xiàn)代F1底板的邊緣密封不是靠一條渦流完成的。它是一套由前到后、層層嵌套的三維渦流系統(tǒng)。

第一道防線：底板前沿導(dǎo)流片（Floor Fences）

底板最前端有一排薄薄的垂直導(dǎo)流片，像一把多齒輪一樣的梳子。它們的作用不是直接密封，而是初始化。在空氣剛進(jìn)入底板的那一刻，導(dǎo)流片引導(dǎo)氣流開始旋轉(zhuǎn)，形成渦流的雛形，同時把前輪甩出來的輪胎尾流（Tyre Wake）向賽車外側(cè)推開。輪胎尾流是一股被輪胎搓亂的低能量氣流，只要混進(jìn)底板下方，會嚴(yán)重干擾文丘里流場的工作效率。

第二道防線：底板邊緣翼（Edge Wing）與Z形切口（Z-Cutouts）

現(xiàn)代底板邊緣翼，是氣動密封的刀口

這是整套密封系統(tǒng)的核心。底板兩側(cè)有一條長條形的碳纖維翼片，與底板主體分離，形狀經(jīng)過精密計(jì)算。氣流沿著底板外側(cè)流動時，經(jīng)過這些翼片和切口，被強(qiáng)制卷入倒劇烈的旋轉(zhuǎn)中。

形成的渦流是縱向渦流，沿著賽車前進(jìn)方向自旋的氣柱。它是一根高速旋轉(zhuǎn)的空氣柱，不是一陣風(fēng)。渦流的核心是超低壓區(qū)，但是它的外殼具有極高的角動量。外側(cè)高壓氣流在穿過這個旋轉(zhuǎn)區(qū)域時會被偏轉(zhuǎn)和抑制，很難直接涌入車底。

曾任貝納通、法拉利和索伯空氣動力學(xué)主管的威廉·托伊特（Willem Toet）在技術(shù)教學(xué)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，理解F1底板，必須從三維渦流的角度去想，用二維的伯努利方程根本解釋不了這里發(fā)生的事情。

前梅賽德斯F1空氣動力學(xué)工程師凱爾·福斯特（Kyle Forster）的研究指出了一個更好的策略，頂尖車隊(duì)會通過精心設(shè)計(jì)的導(dǎo)流片和切口，把一條大渦流拆成多組相對獨(dú)立的小渦流?？偯芊庑蕰p失一點(diǎn)，但是換來的是穩(wěn)定性。一條大渦流崩了就是全崩，五條小渦流壞了一條，起碼另外四條還在。

這和航空工程里的冗余設(shè)計(jì)邏輯如出一轍，不要把所有雞蛋放在一個籃子里。

第三道防線：渦流-擴(kuò)散器耦合

這里是最容易被忽略的關(guān)鍵。

底板后部有一個向上擴(kuò)張的通道，叫擴(kuò)散器（Diffuser）。擴(kuò)散器的作用是讓高速流過底板的空氣在出口處減速膨脹、壓力回升，形成一個"泵"的效果，把更多空氣吸入底板前端。擴(kuò)散器的效率直接決定了整個底板系統(tǒng)的性能上限。

而邊緣渦流不只是底板兩側(cè)的密封墻。它們會沿著底板邊緣一路向后滾動，最終喂進(jìn)擴(kuò)散器的入口。這些渦流在擴(kuò)散器內(nèi)部扮演的角色，類似于給邊界層充電。它們把高動量的氣流帶入擴(kuò)散器壁面附近，防止氣流在擴(kuò)壓過程中脫離壁面。一旦氣流脫離了壁面，就會發(fā)生所謂的流動分離，空氣也就不再貼著擴(kuò)散器內(nèi)壁流動，而是亂作一團(tuán)，擴(kuò)散器直接宣布失效。

如果邊緣渦流在到達(dá)擴(kuò)散器之前就崩潰了，工程師管這叫渦流擊穿（Vortex Breakdown），擴(kuò)散器內(nèi)部就會發(fā)生流動分離，嚴(yán)重時直接失速。擴(kuò)散器失速意味著底板的泵停了。整個底板的負(fù)壓系統(tǒng)就會像多米諾骨牌一樣逐級崩塌。

渦流崩潰 → 擴(kuò)散器失速 → 底板負(fù)壓崩塌 → 下壓力蒸發(fā)。

又是一次級聯(lián)故障。

老問題又來了

2022年3月巴林開幕戰(zhàn)，梅賽德斯W13的海豚跳震驚了全場。但它不是唯一一臺跳的，幾乎所有車隊(duì)在賽季初期都或多或少地經(jīng)歷了這種現(xiàn)象。

海豚跳的流體力學(xué)本質(zhì)，是下壓力和離地高度之間的一條滯回曲線（Hysteresis Loop）。

賽車在直道上加速。底板下壓力隨車速增加而不斷攀升。懸掛被壓縮，底盤離地面越來越近。當(dāng)離地高度降到某個臨界值以下，底板下方的氣流通道會變窄，直到氣流被堵住了。這時邊界層分離，文丘里效應(yīng)崩潰，下壓力會驟降。

這是下行階段。

但下壓力消失之后，被壓縮到極致的懸掛彈簧把車身彈了起來。離地高度增大，氣流通道又重新打開，文丘里效應(yīng)恢復(fù)，下壓力重新建立，車身再次被吸下去。

這是上行階段。

關(guān)鍵在于下行階段的"崩潰臨界高度"和上行階段的"恢復(fù)臨界高度"不是同一個數(shù)值。崩潰發(fā)生在更低的離地高度，恢復(fù)發(fā)生在更高的離地高度。這兩個數(shù)值之間的差，就形成了一個滯回環(huán)。

賽車被困在這個環(huán)里出不來。跳下去、彈上來、跳下去、彈上來。頻率可以高達(dá)每秒四五次。底盤反復(fù)砸向地面，每一次彈起再落下的沖擊都順著單體殼直接傳到車手的脊柱上。

這個物理過程和1980年代裙板失效導(dǎo)致的底盤彈跳，在流體力學(xué)層面是同一類問題，氣動力和結(jié)構(gòu)彈性之間產(chǎn)生了正反饋耦合。

千禧橋的行人同步、塔科馬海峽大橋的氣動彈性失穩(wěn)、F1賽車的海豚跳，三個看起來毫不相關(guān)的現(xiàn)象，背后都是同一件事，周期性載荷和結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的正反饋形成了自激振蕩，系統(tǒng)在自己的振動里越蕩越大，直到拖垮自己。

2022年賽季中期，F(xiàn)IA發(fā)布了技術(shù)指令TD039。這份指令做了兩件事。

第一，建立了一個氣動振蕩量化指標(biāo)（AOM，Aerodynamic Oscillation Metric），用車載傳感器測量賽車的垂直加速度，超過閾值的車隊(duì)必須調(diào)整設(shè)置（通常意味著升高離地間隙、犧牲下壓力）。

第二，堵住了底板柔性安裝的灰色地帶。有些車隊(duì)通過在底板下方的木板（Plank）安裝點(diǎn)上加入柔性緩沖，讓底板在觸地時彈一下，從而在靜態(tài)檢查時隱藏磨損痕跡。TD039要求所有安裝方式必須符合統(tǒng)一規(guī)范，禁止任何刻意設(shè)計(jì)的柔性或是緩沖效果。

說白了就是我們不能用巧妙的工程手段把物理的賬單藏起來。FIA要的是明碼標(biāo)價(jià)。

2026：哲學(xué)革命

這四十年兜了一個大圈。

1970年代，對地面效應(yīng)的極端依賴要了好幾條命。2022年，地面效應(yīng)的回歸帶來了海豚跳和新一輪的工程極限挑戰(zhàn)。

2026年的F1技術(shù)規(guī)章，決定從根本上來改寫這筆賬。

2026概念車用主動翼面替代單純地效

底板扁平化。取消深邃的文丘里隧道，底板整體變淺變平，禁止過于復(fù)雜的邊緣翼。地面效應(yīng)在總下壓力中的占比被大幅削減，不讓賽車再對那堵看不見的墻產(chǎn)生病態(tài)一般的依賴。

主動空氣動力學(xué)。底板失去的下壓力怎么辦？交給可動的前翼和后翼來補(bǔ)。

這在F1歷史上是一次結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)變。四十多年來，F(xiàn)1的技術(shù)哲學(xué)一直是被動空氣動力學(xué)，所有氣動部件都是固定的，工程師在賽前設(shè)定好角度，比賽中不能改變。DRS（可調(diào)尾翼）是唯一的例外，而且被嚴(yán)格限制在特定區(qū)域特定條件下才能使用。

2026年規(guī)章徹底放開了。前翼和后翼的副翼可以在兩種模式之間主動切換：

彎道模式：副翼全部閉合，高迎角，最大下壓力。這是默認(rèn)狀態(tài)。

直道模式：副翼向平整方向偏轉(zhuǎn)，類似于百葉窗打開。后翼的三級翼板結(jié)構(gòu)同時張開，氣流通道拓寬，整車風(fēng)阻瞬間降低約30%到34%。

但這里藏著一個很棘手的工程約束，前后翼的動作必須嚴(yán)格聯(lián)動。

為什么這樣？假設(shè)只打開后翼而前翼不動，后軸的下壓力驟降，前軸不變。整車的下壓力中心（Centre of Pressure）會瞬間前移。前輪還在死死抓地，后輪突然失去下壓力，在高速行駛時，這就是誘發(fā)轉(zhuǎn)向過度甚至失控旋轉(zhuǎn)的經(jīng)典條件。

2026規(guī)章強(qiáng)制要求前翼和后翼的偏轉(zhuǎn)角度必須成比例聯(lián)動，確保切換過程中空氣動力學(xué)平衡不會出現(xiàn)突然失衡。

除了空氣動力學(xué)，其他變化同樣激進(jìn)。整車軸距從3600毫米縮到3400毫米，車寬從2000毫米縮到1900毫米，最低車重減輕30公斤。

動力系統(tǒng)變成了接近50/50的拆分：內(nèi)燃機(jī)和MGU-K電動機(jī)各出一半力，其中MGU-K輸出350千瓦（約470馬力），相比現(xiàn)在的120千瓦翻了將近三倍。

燃油消耗不再用重量限制，改用能量流率限制，并且強(qiáng)制使用100%可持續(xù)燃料。

現(xiàn)行DRS機(jī)制被全新的主動空力系統(tǒng)取代。新系統(tǒng)不再沿用必須在后車1秒以內(nèi)才能開啟的邏輯，所有車手在指定區(qū)域內(nèi)均可自主激活。超車不再取決于規(guī)則給不給機(jī)會，而是取決于我們敢不敢在彎道出口比對手晚0.1秒關(guān)閉低阻模式。

賽車變小了也變輕了，也變得更靈活了?？諝鈩恿W(xué)不再是賽車上一個人說了算的角色，它變成了動力系統(tǒng)的合作伙伴。

這算是一次徹底的哲學(xué)轉(zhuǎn)向。

過去每一個規(guī)則周期里，F(xiàn)1工程師的核心問題都是一樣的，怎么在固定的翼面上榨出更多的下壓力？這個問題必然導(dǎo)向極端化，底板越做越復(fù)雜，渦流管理越來越精密，對離地高度的依賴越來越敏感。賽車最終變成了一臺在鋼絲上走的精密儀器，稍有擾動就會失控。

2026年的問題變了，變成怎么讓一臺能主動變形的賽車，在下壓力和效率之間找到最優(yōu)平衡點(diǎn)？答案不再是把一個被動系統(tǒng)推到極限，而是給賽車裝上一套會呼吸的空氣動力學(xué)，讓它在彎道和直道之間自由切換姿態(tài)。

從被動的極端化，到主動的適應(yīng)性。這可能是F1自1983年平底板禁令以來，最深刻的一次技術(shù)哲學(xué)轉(zhuǎn)身。

同一個名字，不同的反饋環(huán)

有一件事很少有人提："海豚跳"這個詞，本來不是F1的。

在1930年代，美國國家航空咨詢委員會（NACA，NASA的前身）在研究水上飛機(jī)在水面降落時的俯仰振蕩，給它取了個名字，porpoising。四十多年后，安德烈蒂在蓮花車隊(duì)測試時把這個詞帶進(jìn)了F1。

但是同一個詞背后，物理機(jī)制是完全不同的。

F1的海豚跳里，車手是純粹的乘客。底板失速、重附著、再失速，整個自激循環(huán)和車手的操作無關(guān)，他只能坐在里面默默承受。

飛機(jī)的海豚跳剛好反過來的，飛行員本人就是反饋環(huán)的一部分。降落時彈跳了一下，飛行員下意識地拉桿修正，但修正的時機(jī)和幅度和飛機(jī)的響應(yīng)產(chǎn)生了相位差，越修正越糟糕，振蕩越來越大。航空界現(xiàn)在管這叫人機(jī)耦合（Aircraft-Pilot Coupling），故意不把鍋全甩給飛行員。

F1的海豚跳是物理規(guī)律在折騰人，飛機(jī)的海豚跳是人在和物理規(guī)律互相拉扯。但結(jié)果一樣，振動只會越來越大，不會自己停下來。

同一道題

我們花了半個世紀(jì)，把一堵看得見的墻換成了另一堵看不見的墻。

1977年，彼得·賴特在帝國理工的風(fēng)洞里發(fā)現(xiàn)了密封的關(guān)鍵。密封的代價(jià)是僵硬的懸掛和二進(jìn)制的死亡模式。德派里爾、維倫紐夫、皮羅尼，他們用自己的職業(yè)生涯和生命驗(yàn)證了這條物理定律的極限。

1983年，F(xiàn)IA用一條禁令把墻推倒了。

2022年，工程師用渦流把墻重新砌了起來。這一次沒有實(shí)體部件接觸地面，但物理的賬單依舊準(zhǔn)時送達(dá)，海豚跳一次又一次對準(zhǔn)了車手的腰椎，新的工程極限推著所有人重新去學(xué)走路。

2026年，工程師準(zhǔn)備再改一次。這一次他們給賽車裝了一套會呼吸的翼面，把一半動力交給了電池，車身縮小了重量也減輕了，DRS也被主動空力系統(tǒng)取代了。

物理規(guī)律沒有變過，只是賬單的形式一直在變。

1982年，這筆賬擱下的是車手的命。

2022年，擱下的是車手的身體和車隊(duì)的設(shè)計(jì)哲學(xué)。

2026年，擱下的是電池重量和能量效率。

但是每一次重寫規(guī)則，工程師都離那個終極答案近了一步，不是去打破物理規(guī)則，而是學(xué)會和物理妥協(xié)和談判。

下一篇我們聊什么？我準(zhǔn)備了兩個選題，交給你們來投票：

A. 擴(kuò)散器——底板尾部那個向上擴(kuò)張的通道，空氣在里面減速膨脹、壓力回升。整臺賽車真正的性能天花板，藏在這個"減速"的過程里。

B. 懸掛幾何——四條輪胎以什么角度、什么姿態(tài)貼在地上，直接決定了賽車能跑多快。改裝車圈子里最容易被誤解、也最容易花冤枉錢的領(lǐng)域。

請?jiān)谠u論區(qū)告訴我。

上一篇拆了改裝車側(cè)裙的物理騙局。這一篇，追到了源頭——五十年前一群人用命去摸那堵墻的邊界。如果身邊有人還在盲目堆疊碳纖維套件，把這篇轉(zhuǎn)給他，讓他知道那堵看不見的墻是怎么砌起來的。