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發布時間: 2025-07-12 20:30:03

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電影《F1：狂飆飛車》自上映以來好評不斷。當布拉德·皮特駕駛著F1賽車在賽道上風馳電掣時，大量第一視角的鏡頭帶著觀眾體驗了一把時速300千米/小時的狂飆。驚險刺激的超車瞬間和一樁樁車禍、起火事故，讓人腎上腺素飆升。

影片中大量細節詳實而準確，不管是車手在賽道上“打開尾翼然后嗖地一下飛出去”的操作，還是和同伴、車隊技術人員的配合與相互拆臺，甚至連車禍都有真實原型可考。

電影中賽車沖出賽道引發大火（上圖），與格羅斯讓當年的嚴重事故幾乎如出一轍（下圖）

這些細節，背后都脫離不開一門學科：空氣動力學。

“臟空氣”，F1賽車的隱形敵人

電影中，布拉德·皮特飾演的桑尼·海耶斯在賽場上準備超越前車時，賽車卻開始顛簸。他大罵“我們的車太差了”“車在dirty air里晃得厲害”，賽場旁的技術總監沮喪而無奈地把臉埋進了手里。

這dirty air“臟空氣”到底是什么鬼東西？

它也可以譯為“擾流”，是F1賽車在高速行駛時，車身后方產生的一種紊亂氣流。想象一下，當賽車以接近300公里/小時的速度向前沖時，它就像一個巨大的攪拌器，把身后的空氣攪得七零八落，原本平穩的氣流（我們稱之為“層流”）瞬間破碎成了雜亂無章的“亂流” 。

車尾亂流丨上圖來自supermoto8

對于緊跟在后的賽車來說，這些不穩定的“臟空氣”簡直就是噩夢。賽車的空氣動力學設計會受到嚴重干擾，變得難以控制、抓地力下降，就像飛機飛入亂流區域會顛簸一樣。

是的，F1賽車就近似于“地面上駕駛的飛機”。

飛機在起飛前緩慢滑行時，其動力系統與飛行中是一樣的，但此時由于速度太低，空氣動力設計幾乎無法起作用，推進完全依靠發動機本身。一旦進入跑道加速階段，發動機全功率推進產生的高速運動，使得空氣動力開始顯著發揮作用?？諝鈩恿W的效應隨著速度增加呈幾何級數增長，這也是為什么飛機速度越高，升力越強。

圖片來自Anirudh Singh

F1賽車的極速接近300km/h，在這種條件下，空氣動力的影響已經不容忽視。此時的賽車，已經不再是我們日常認知中的“汽車”，而更像是一種貼地飛行的機器——“地效飛行器”。只不過與飛行器追求“升力”不同，賽車追求的是“下壓力”，目標剛好相反。

地效翼船（eworldship.com）與F1賽車模型（PERRINN團隊）

工程師們用“多自由度”系統來描述賽車在這些復雜氣流中的“身體語言” 。你可以把F1賽車想象成一個有6個方向都能“動”的物體——前后、左右、上下移動，還能前后俯仰、左右側傾和水平旋轉。

賽車前后俯仰和左右傾側的示意圖

“臟空氣”就是干擾賽車這些“自由度”運動的元兇。氣流里后車的下壓力會下降，變得難以駕馭，失去平衡。

利用空氣動力學，讓車更快更穩

電影中，技術團隊接下來就對車輛進行了空氣動力學上的優化，從而增強了車子的下壓力和穩定性。

在引擎相差不大的情況下，提升了車的下壓力（抓地力），就相當于能更高效地將動力傳遞到地面，起到提升賽車整體牽引力（動力）的目的，能讓車跑得更快。

賽車有6自由度，這是其中XYZ方向的示意圖

要讓賽車跑得更快，除了增強動力（+X方向），當然也需要減小阻力（-X），包括風阻。

那風阻是越小越好嗎？

通過空氣動力學的設計，水平方向的風阻可以變成豎直方向的下壓力，“壓住”賽車。上文說過，下壓力變大是有很大好處的。如果風阻變小了，下壓力也變小，怎么辦？

所以最好是改進設計，用小的風阻（整體阻力）帶來大的下壓力，也就是提高賽車的空氣動力效率。

通過精心設計的前翼與尾翼，我們可以在車輛前后軸分別建立向下的氣動壓力區域，從而穩定提升整體抓地力，保證不同場景下的車輪抓地表現，無論直道彎道都能表現出色。

尾翼的設計比前翼更為關鍵。因為F1賽車采用后輪驅動，后輪的抓地力直接影響動力釋放效率（+X）。尾翼通過與飛機機翼相反的設計，使高速掠過的空氣形成向下的壓力（?Z）。在電影中我們可以看到幾處特寫鏡頭，尾翼還擁有顯著的攻角（迎角），以此增強下壓力，提高后輪抓地力。

F1賽車需要利用空氣得到下壓力丨Cleo Abram

真實的F1歷史上,蓮花公司及車隊創始人科林·查普曼最早將空氣動力學體系化地應用于F1的比賽之中。他在1968年為Lotus 49B加入尾翼，并且幫助格拉漢姆希爾獲得了當年三站比賽的冠軍并開啟了F1的空力時代。1978年，查普曼又創造性地發現地面效應，時年賽車Lotus 79幫助馬里奧·安得雷蒂拿上了當年F1總冠軍。時至今日，盡管各車隊空氣動力學的調教有異，但均遵循統一原則。