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70年来F1赛车圈速对比

【大伟车世界】第36期

作者:大伟哥


Testing Platform 测试平台:Assetto Corsa 《出赛准备》

Car Brand 车辆品牌:

  • Ms  Maserati
  • Lt   Lotus
  • Fr   Ferrari
  • ML  McLaren
  • Wi  Williams

一、 探究背景

我们前几期曾办过赛车速度对比,比如“2016年各类赛车速度柱状图对比”,“2019年上海国际赛车场各类赛车圈速对比”。这两个都是对“同年代的不同种赛车”进行对比,那么我们可否办一次“同种赛车不同年代的”速度对比呢?

今年正好是F1赛车形成锦标赛70周年。自1950年以来,F1赛车在点滴进步中积累了翻天覆地的变化,而圈速又是反应技术进步的一个重要特征,因此我们办了这期“70年来F1赛车圈速对比”,于是就有了本文开头的那张表格。

二、探究方法

《Assetto Corsa》,中文译为《出赛准备》,或音译为《神力科莎》,是当今流行的赛车模拟驾驶软件。本次的探究方法,是在这个软件中,选取本次测试用到的各车型,统一放到银石GP赛道(Silverstone GP)中,使用人工智能车手(AI Driver)自动驾驶,测圈速。

看到这里你可能会有打我的想法:不是说赛车圈速对比吗?搞了半天不是真车,而是用“赛车游戏”?

请看我将原因道来:之所以用模拟驾驶软件,是为了让本次测试有“可对比性”。

三、可对比性

FIA F1网站上确实有“历次比赛成绩”这样的数据,其中就包括最快圈速,但是这些数据是没有对比意义的。

其一,赛道是会改建的。同一个赛车场,在不同年代,其赛道设计(弯直道组合、各处坡度等)不同,路面铺装不同,土建设施不同……1950年代的银石、1970年代的银石、1990年代的银石和现在的银石并不相同,直接搜索网上的实车测试数据并无对比意义。本次用的赛道布局“银石GP(Silverstone GP)”是2010年以来的。

其二,环境因素。每场比赛的天气条件、气温、路面温度等等各不相同,即便70年来赛道没有改建过,得出的数据也难有对比意义。

其三,车手因素,如车手的驾驶水平、心理状态等等。用人工智能车手(AI Driver)自动驾驶,可将车手因素统一。

本次测试,比较的是70年来“车的不同”,因此要尽量排除其他因素带来的差异,所以我想到了这个方法。

那么又产生一个问题——这样用“赛车游戏”得出的数据可靠吗?

四、结果可靠性

抱歉!我们说的“模拟驾驶软件”和你说的“赛车游戏”不是一回事。

模拟驾驶软件确实脱胎于赛车游戏,但两者的不同在于:后者以娱乐为目的,操作尽量简化;前者则以仿真为目的,模拟真实的物理环境和驾驶体验。

广大玩不起真车的车迷,可以在计算机模拟中体验——软件一两百块一套,家用级别的硬件(方向盘、排挡杆、踏板、支架等)三四千块也能搞定。虽然模拟驾驶和真车驾驶仍有较大区别,但还是能大致地反映真车驾驶感受,所以有一定参考价值。在当今这个模拟驾驶技术越来越成熟的年代,也涌现出一些模拟驾驶车手出身的真车车手。

不仅车迷用模拟驾驶,专业车队也用,因为这是节省训练和测试成本的好方法——当然,他们用的软硬件,价格是家用的百倍千倍了。

所以,虽然与真车驾驶还有较大区别,但模拟驾驶大致可以反映车辆的性能,本次得出的数据也大致可靠,有参考价值。

五、变量控制

测试时的各种变量要有所控制。这里包括“环境”和“车辆”两方面。

“环境”又包括“Session”和“Realism”两方面,都在开始选单中选择。“Session”统一为:环境温度26℃、赛道状态Optimum、时间为10:00、天气为Mid Clear、时间倍数为1x——这个状态下路面沥青温度34℃。“Realism”则统一选择“Pro”。

“车辆”方面。赛车是可以调试的,例如悬架参数、变速器传动比、气动套件角度等等,真车是如此,模拟软件中的模型车也是如此,这些变量也要控制。

本次探究中用到的所有车型,车辆调教都采用默认设置,但有三点除外。

其一,燃油加注量。各车型统一加注30L。

其二,轮胎。各车型都使用其可选用的最软的那种轮胎。

其三,传动比。调试车辆传动系的传动比,以实现最快圈速。

这里展开谈一下传动比。

如果传动比取得过大(此处的传动比指输出端与输入端齿轮齿数之比),则驱动力较大,加速性能较强,但可达到的极速偏小,表现为在某些高速区域虽然感觉车子还有劲,但是速度就是上不去。如果传动比选取过小,虽然可达到的极速较大,但这条赛道其实并不需要这么大的速度,相反驱动力较小,限制了加速性能的发挥。

因此,传动比应使车辆极速稍高于其在赛道上可达到的最高速度,使其在不干扰极速发挥的同时有尽可能强的加速性能,但这只是传动比选取的原则之一,涉及的因素还有很多。要选取最佳传动比,使圈速最快,还是要将各种传动比组合在赛道上一一测试。至于涉及哪些因素,足以再写一篇文章——如果我有时间写,如果我写得出来。

本次探究中,我让每个车型在银石GP赛道中都自动地跑几轮,每轮都用不同的传动比,每轮跑4圈,取跑出的最快圈速作为最终成绩。调试传动比,既可以调各挡位的传动比,也可以调主减速器的传动比,我这里只调主减速器一个数据,让各挡位的传动比处于默认状态,因为调各挡位实在太麻烦了。上表中,不但记录最快圈速,也把其对应的主减速器传动比所能达到的极速(即表中的“设定极速”)也注明。之所以记录设定极速,而不记录传动比数据,一是因为传动比数据很长,难记,二是便于将“设定极速”与“测得最高速”(即在这条赛道上自动驾驶所能达到的瞬时最高速)做对比。

测得结果:“传动比应使车辆极速稍高于其在赛道上可达到的最高速度”这个原则不全适用,个别车型在做出最快圈速时,其做出的瞬时最高速要比设定极速小很多;另一些车型在做出最快圈速时,其做出的瞬时最高速要大于设定极速,这可能是因为此时发动机转速超过了设计最高转速——这应该很伤发动机吧。

有三个车型例外,我不仅动了主减速器的传动比,对各挡位也做了一点调整。Maserati 250F这车既有六缸型(6cyl,1954年),也有十二缸型(12cyl,1956年),后者功率质量比较大,但我测试后发现十二缸型的圈速不管主减速器取多少传动比,都比六缸型慢,无奈只能把各挡位的传动比也调得最大以获得最强加速性能,结果还是比六缸型慢一秒多,不知这是为什么。而1998年的McLaren MP4/13如果只调主减速器而不调各挡位,得到的最小的极速也有343km/h,我把各挡位也调了调,调到极速324km/h,此时做出了最快圈速。2002年的Williams FW24则是因为如果只调主减速器而不调各挡位,会“形不成梯度”,372km/h后面直接是413km/h,我调出了383km/h后,自动驾驶做出了最快圈速。

另外,从2014年开始,各队的传动比必须在赛季前就定义好,不能中途变更,也就是说一套传动比必须用整个赛季,匹配所有赛道。所以表中最后三个车型的传动比是不能调整的,这对我来说真是好事,省去了对比不同传动比的麻烦。我们发现这三个车型,极速是逐次下降的,这并不是说车子越来越慢,而是传动比设置越来越贴近比赛要求——超过370km/h的情况在比赛中很少发生,更不要说400km/h了。

每个车型的每轮传动比测试都跑4圈,取最快的那一圈作为最终成绩。自动驾驶是电脑即时演算做出的,不是事先录制好的,所以每圈都会不同。此外,每圈的轮胎状态也不同,载油量也会逐渐下降造成车子变轻……总之一句话,圈速是各因素的综合结果。

有一个例外就是1986年的Lotus 98T,每轮我只跑了3圈。这辆车采用当时流行的小排量大增压设计,大增压造成了发动机的大负担,还没跑完第3圈,发动机就出了毛病——没错,《出赛准备》这个软件是可以体现车辆故障的,厉害吧! 

还有一点,本次测试的各车型,其模型不全是《出赛准备》软件的制作公司Kunos Simulazioni做的,有些是第三方制作的——因此制作水平可能不一致。考虑到这一点,我也列出了所用模型的制作方,表中KS就是Kunos Simulazioni,也就是“原厂”,其他都是第三方制作组。但据说,我是说据说,这些第三方模型制作水平还不错。

六、测试结论

终于要到谈结论的时候了。从圈速数据上看,70年来F1赛车的速度总得来说还是越来越快的,但每隔一段时间就会出现减速的趋势——目的在于防止速度无限制加快而带来越来越高的成本和安全风险。而每次减速后,则又会因为技术的进步,把速度加上去,如此往复循环。

这里有个问题,1991年的Williams FW14圈速1:41.561,而1992年的Ferrari F92A圈速1:30.439,这进步也太快了吧!真车也是这样的吗?考虑到这两台车都用第三方模型,会不会是建模建得有问题,导致“失真”?

今年本该是具有纪念意义的一个赛季,却因“新冠”肺炎全面停摆,何时开始比赛还尚无定论。待到疫情好转,必是F1再次吹响号角之时!下一个十年,F1 会给我们带来什么呢?

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