非常有意思的认知系列（2）22-25规则F1“海豚跳”的根本成因

“‘海豚跳’不是因为底板气流堵塞掉下压力”

从某支红色车队的理解来看，海豚跳的成因比单纯的“底板掉下压力-恢复”要复杂不少。原因简而言之，是因为“迟滞循环”导致整车的【气动力】进入了所谓“anti-damping”的振动模式而发散。

- 什么是“迟滞循环”（hysteresis loop）
“迟滞”在这里指的是底板/扩散器表面下降到一定高度导致气流失速之后，随着下压力丢失，底板抬高，气流并不会立刻重新附着，而是要等底板回弹到一个很高的高度才能重新附着，并且带来下压力的再度提升。这个延迟被称为“迟滞”（hysteresis）。

- “海豚跳”的本质为什么不是共振
目前的F1赛车无论重量（800-900kg）、悬挂弹簧刚度（考虑到下压力水平）还是轮胎所prefer的固有频率都大差不差，底盘整体的固有频率在5-6Hz左右。但是”海豚跳“的行程很长，频率远低于这个值，因此并非共振问题。

- “海豚跳”的真正成因
是因为在特定的雷诺数、振动频率和下压力恢复所需要的底盘高度下，整车作为一个气动体，其气动力陷入了发散的振动模式。该模式被称为“anti-damping”。“damped”是越振越小，“anti-damped”顾名思义，是越振越大。这个模式一开始由底板下压力丢失/路上的坑洞/颠簸触发，之后引擎持续给车身提供了动能，维持了“海豚跳”的振幅。如果松开油门，能量被阻尼耗散，“海豚跳”会快速地自然消失。如果赛道表面完全平坦，没有起始振动，“海豚跳”也很难被诱发。

- “海豚跳”为何难以模拟
因为风洞风速太低，无法复现真车出现“海豚跳”时需要的雷诺数。操作风洞模型的机械臂也无法以”海豚跳“的作动频率复制其振幅。如果“海豚跳”是因为底板形变而诱发，风洞中也不允许主动改变模型几何。

- “海豚跳”的解药之一竟是anti-dive？
底板离地过低导致气流失速的一大原因在于进气量不够，后方扩散比过高。前悬挂通过提高anti-dive的比例可以缓解底板喉部下压的趋势，从而确保底板的关键部位始终有充足的进气量。

- “海豚跳”其他直观和非直观的解药
提高悬挂的阻尼系数、甚至于高速弯高下压力下有意调软弹簧（从而提高上下颠动的平均速度，使得能量被阻尼更快耗散），都可以在保持一定海豚跳的同时降低其振幅。