空气玩家JIM HALL 空气动力学黑科技的故事

这两款奇怪的赛车名字叫Chaparral,它们的创造者是一位来自美国的赛车手兼工程师——Jim Hall。

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Jim Hall于1935年出生在德州一个富裕的石油家庭,年轻时起就活跃于各大赛事。他在米德兰市买下了一块地,并修建了赛车场,用于测试自己研发的赛车。这个赛车场后来成为了Chaparral的测试基地。

1961年,Jim Hall从Troutman & Barnes赛车公司那里买下了Chaparral 1型赛车以及商标的使用权。Chaparral 1在当时并非先进的赛车,Jim Hall一边用它比赛,一边拿它来测试一些新的技术,为此后传奇的2系列做了铺垫。

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Chaparral这个名字,取自西班牙语中一种善于在地上奔跑的鸟。其商标上亦有一只奔跑的鸟儿的图案。

生产于1961年的Chaparral 1型赛车一共生产了5台。

1962年,Jim Hall开始打造自己心目中的Chaparral赛车——Chaparral 2A型。Jim Hall大胆地采用了玻璃钢材质的单体壳车身与多辐造型的轻量化铝合金轮毂,大幅降低了赛车的重量。赛车的车头棱角分明。Jim Hall希望用这种设计来切开空气,降低风阻。

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Chaparral 2A, 1962

事实上,当时赛车的主流设计思路并没有考虑下压力这个因素。Chaparral 1的外观便是一个典型代表:用流线型的车身外型尽可能降低风阻,追求更高的极速。

Jim Hall却不这么想。

为了减小高速时的升力,Jim Hall给2A型赛车加上了像风刀似的前翼与大型鸭尾翼,在翼子板上开了导流缝,这样使2A型赛车成为了最早运用空气下压力的赛车。

在1965年的Sebring 12小时耐力赛中,2A型赛车在恶劣的气候条件、湿滑的路面上仍然保持了其优异的操控性,这证明了Jim Hall所追求的下压力的价值。

1965年Sebring 12小时赛事,在暴雨中夺冠的Chaparral 2A,撼动了整个运动跑车界。

1965年,Chaparral 2C诞生了。

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遗憾的是,所有的2C赛车或是撞毁,或是被改造成了后续型号,没有一台2C被保存至今。

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2C的车身尺寸略小于2A,外观上最大的亮点是其可变角度尾翼。2C采用了铝制车身,比2A还要轻。装备了2速自动变速箱,原本的离合器踏板被用来控制尾翼角度,在刹车模式与低风阻模式之间切换。2C参加了三场USRR赛事,Jim Hall本人驾驶着它获得了其中一场的冠军。

同期Jim Hall还在帮助FIRESTONE开发竞技轮胎。雪佛兰和FIRSTONE逐渐成为Jim Hall重要的合作伙伴。

为了备战欧洲赛事,两台2A型赛车被改造成了带车顶的版本,被命名为2D。更宽的轮胎使2D的车身具有类似可乐瓶的曲线,装配5.3升雪佛兰发动机,420匹马力只有924公斤重。2D赢下了1966年Nurburgring 1000公里耐力赛冠军。

1966年,Can-Am赛事开始举办,这个赛事几乎对赛车不作任何机械条件限制,堪称赛车技术创新的温床。

身为一个技术狂人同时又是车手,Jim Hall开始了一系列天马行空的黑科技车型的研发。

首先Jim Hall将Chaparral 2C升级成了2E,作为Chaparral第一台进军Can-Am赛事的车型。

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2E的外观在当时绝对引起轰动——后置的战斗机式进气口、直接安装在后悬挂上的翼片支撑管柱、巨大的可变尾翼、隐藏在车身内的前扰流板。。。。。。这些都是前无古人的设计!

当时的Can-Am参赛车辆大多采用6~7升超大排量引擎,2E采用的雪佛兰5.3升引擎在动力上并没有优势,但其出色的空气动力学设计、传承自2C的轻量化铝制车身弥补了在动力上的短板,使它依然取得了不俗的成绩。2E赢得了1966年在 Laguna Seca举办的Can-Am耐力赛冠军。

同时2E在全球范围内掀起了大型翼片的设计风潮。Can-Am赛事的各大车队争相效仿这种设计。

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作为Can-Am系列赛中的主要竞争对手,迈凯伦M8B也借鉴了2E的大型翼片设计。Chaparral不再是赛场中唯一装备高位翼片的赛车。

1968年,尼桑在Chaparral 2E的尾翼设计上加以改进,推出了R381。其尾翼左右两部分可以独立运动,自动调节角度帮助赛车过弯。该车一经推出便称霸了当年日本的GP赛事。

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保时捷908LH也采用了类似的可变尾翼设计。与Chaparral将翼片直接连接后悬挂不同,908的翼片被安装在其修长的尾部,利用杠杆原理放大了下压力。在1968年的LeMan 24小时耐力赛中,908LH获得了杆位。

1967年,Jim Hall在2D基础上加上了2E的空气动力套件,推出了2F。同时,他用雪佛兰7.0升引擎取代了之前的5.3升引擎,并装上了新的3速自动变速箱。

开始的2F故障率非常高,因为新的变速箱承受不了巨大的动力,在故障终于解决之后,1967年的BOAC 500赛事上,2F终于拿到了其唯一的一个冠军。因为在这个比赛后,FIA改变了规则,导致2F无法参赛。1968年,Chaparral退出了欧洲的耐力赛事。

为了与迈凯伦和LOLA等车队在Can-Am中竞争,Jim Hall将2E升级成2G。与2F相同的7.0升引擎与3速变速箱被装上了2G。巨大的轮胎导致宽体车身配备了夸张的轮拱。

2G与2F一样虽然快但是缺乏可靠性。1967年2G拿到了3个亚军,但Jim Hall对此并不满意——因为这是第一台从未夺冠的Chaparral。

1968年Jim Hall本人驾驶2G参加Can-Am赛事。很不幸,在Stardust Grand Prix Can-Am赛事中Jim Hall发生了严重事故,腿伤让他告别赛场。

1969年,2H。

Jim Hall意识到太大的下压力也会造成阻力,希望在下压力和阻力直接找到平衡。于是2H几经周折诞生了。与之前的Chaparral赛车采用了大型尾翼不同,Jim Hall设计2H的核心理念就是最大幅度地降低风阻。

Jim Hall似乎纠枉过正,2H的设计中尽可能地缩减了车宽,甚至打算把车手完全容纳进车身,以将赛车的风阻系数降到最低。这也造就了2H非常奇特的造型——车身上部非常平整,侧窗被安放在了很低的位置,整车看起来像个锲子。

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2H在设计过程中几易其稿,这是其中之一。

Jim Hall请了当时Can-Am赛事的著名车手John Surtees来驾驶2H参赛。John Surtees非常反感这个驾驶位置的设计,认为车身严重阻碍了视线。他强烈要求把2H的驾驶位抬高,装上防滚架与前风挡,以便把头部露出来获得更好的视野。

Jim Hall和John Surtees

Jim Hall认为这个改动破坏了2H的空气动力学特性,但随后的参赛过程中,2H暴露出了更多的问题——低风阻的设计与窄车身导致其弯中速度非常低。Jim Hall不得不额外增加大型翼片来死马当活马医,车手John Surtees则表示出对这台车极其厌恶。

由于安全原因,1969年赛季结束后,Can-Am赛会禁止了可变型空气动力学套件的使用。这意味着Chaparral无法继续使用其作为制胜武器的可变尾翼,Jim Hall不得不寻找新的空气动力学设计方案。

2G等车型为了增加下压力而增加了风阻,而2H则为了减小风阻导致了下压力的不足。在不使用可变尾翼的条件下,低风阻与高下压力,二者可以兼得吗?

Jim Hall用下面这款车给出了他的答案——这款车打开了汽车空气动力学设计的另一扇大门。

Chaparral最具传奇色彩的车型——Chaparral 2J “Sucker Car”,人类第一台运用“地面效应”的赛车。

2J有着如同冰柜一般的奇异外观,车尾两个巨大的风扇非常显眼。这两个风扇用于抽取车底的空气,在车底营造出低气压。在大气压力的作用下,高达1.25~1.5G的下压力仿佛一只无形的大手将2J摁在了地面上。

之前传统的翼片设计只能在较高的车速下起到干扰气流的作用,而对2J来说,只要风扇正常工作,就能够持续不断地提供下压力。

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有了如此强大又稳定的下压力,2J已经无需任何其他翼片的辅助了。Jim Hall在车底四周加上了延伸的密封裙边,以增强吸盘效果。这种通过降低车底气压增加下压力的方式,开创了名为“地面效应”的空气动力学设计领域。

风扇带来的强大抓地力使2J的过弯速度远远高于其他赛车——其单圈能比别的赛车快两秒以上。2J最大的问题仍然是机械的可靠性——由于结构复杂,2J的故障率甚至比它的前辈们还要高。

以迈凯伦为首的对手们深知,这台怪物一旦解决了可靠性问题将会完全称霸Can-Am赛事,于是他们联名向赛会发起了投诉。1970年赛季末,赛会将2J的风扇、裙边等结构归为“可变形空气动力学套件”,取消了2J的参赛资格。Jim Hall对赛会的决定感到非常震惊,他声称在赛季前就已经与赛会确认过2J的设计符合规则。但遗憾的是2J未能重新取得Can-Am的参赛资格,这台风扇怪兽仅服役了一年便进入了博物馆。

但是2J却启发了赛车设计师们,让他们开始探索如何利用车底的空气。比如在F1领域的Brabham BT46B,以及几年前纽维设计的红牛X2010原型车等。

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BT46B的风扇原本是为辅助散热设计的,设计师Gordon Murray巧妙地将其加入了类似2J的抽气功能。在1978年的瑞典大奖赛上,Niki Lauda驾驶它以巨大优势夺冠。Gordon Murray坚称这个风扇用于散热,而不属于可变型空气动力学套件,但赛会最终还是以存在安全隐患为由禁止了这种设计。

2010年,红牛技术总监Newey与开发GT游戏的Polyphony公司合作推出了这款原型车。该车的设计主题是忽略一切规则限制,用当今最前沿的赛车技术打造一款赛车。X2010尾部中央的风扇是与2J相同的地面效应设计。

1970年赛季结束后,Jim Hall便不再参加Can-Am系列赛事。1979年,他率领Chaparral车队参加了印地赛事,并设计了采用文丘里效应的Chaparral 2K印地赛车。

2K 赢得了1980赛季的Indianapolis 500冠军。

1981年以后,Jim Hall离开了汽车运动,Chaparral的传奇也就此被画上了句号。Chaparral 2A,D,E,F,H,J,K等车型被保存在了米德兰的博物馆里。直到今天,人们津津乐道的仍然是传奇的2A-2J系列赛车——它们搭载了当时最大胆最前卫的设计。Chaparral系列车型的问世改变了汽车运动的发展方向,Jim Hall作为一个工程师,用创造性的思维处理问题,大胆实践有条不紊,Jim Hall是将空气动力学运用在汽车运动领域的先驱者。

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