F1技术学堂：F1赛车组件大扫描之车身篇
说到F1赛车车身，最值得大书特书的便是各种空气动力学组件。由碳纤维打造的车身和底盘固然是一个亮点，但由于空气动力学原理在F1赛车车身和底盘设计上的广泛应用，使F1车队对于空气动力学的研究和相应的组件设计到达了其他任何赛车都无法比拟的水平和规模，这正是F1卓尔不群的原因之一。
对空气动力学在赛车设计上应用的研究工作是近20年才兴起的。上世 纪60年代，F1车队认识到在车身不同地方加装翼板等扰流部件能够有效提高赛车在弯道上的速度。但由于当时缺乏理论体系指导，对这些翼板该加装在什么地方，翼板的面积应该多大，角度如何，车队并没有一个成形的概念，大家都在不断摸索和尝试中。再加上当时的加工工艺并不成熟，翼板在比赛中脱落造成伤亡的例子比比皆是，于是，在赛车上加装空气动力学部件一度被禁止。然而，随着空气动力学理论体系的发展，加上计算机科技的兴起，使车队深入研究空气动力学对赛车影响的想法变为可能。
影响赛车速度的几种阻力
空气动力学看起来是一个很让人伤脑筋的名字：空气也能产生动力？其实，这里说的空气动力并不是要把空气变成赛车的动力，而是让空气在赛车高速行驶过程中的高速流动而产生的气压变成对赛车有利的力量。首先我们来分析一下，在赛车的运动过程中，哪些力量构成对赛车的阻力。
首先，所有的液体和气体都是由可滑动的粒子组成的。当液体或气体通过一个表面时，最靠近表面的粒子层会附着在表面上。而这一层之上的粒子运动会因为物体表面相对静止不动的粒子层而减慢。同样，这一层以上的粒子的运动也会受到影响，导致滑动速度的减慢，只是减少量减小了。离物体表面越远，粒子层受的影响越小，直到它们以自由粒子移动。那一段导致粒子滑行速度减慢的层，称之为临界层。它出现在物体的表面，形成表面摩擦力。学过中学物理对分子力学有初步认识的读者应该很容易理解这一点。
力需要改变分子的运动方向，于是形成了第二种力，称之为形状应力。在空气动力学中，尺寸也是因素。赛车的前鼻（当你正面看到赛车的那一部分）越小，分子改变方向的面积越小，也越容易通过。少量的引擎动力被流动的空气所吸收，绝大多数都转化为在赛道上疾驶的动力。在规定的引擎作用下，赛车就能跑得更快。
然而事情并不是那么简单——物体的形状也很重要，它决定了分子移动的难易。空气习惯附着于物体表面，所以在气流中拉动一个光滑表面的盘子要比拉一个类似前鼻的弧线状碗困难得多。气流会在碗状表面上翻转，但是却会黏着在光滑的盘子表面。空气动力学的研究发现，'泪珠'状形体最易于通过气流。圆头在前，尖端在后，大多数人可能觉得很奇怪。
当气流沿着曲线运动（或是改变方向），只要是薄薄的，它的运动不会发生改变。然而，当曲线有一定的形状，或者方向突然变化（就像遇到尖的物体），气流会在物体表面一分为二，而没有足够的能量来通过表面。这种情况是需要避免的，因为临界层是很厚的，前面的气流就会减慢，并像固体表面一样阻挡了后面的气流。所以尖的物体通过气流只能产生更大的阻力。
那么是不是圆形物体在空气中运动最为理想呢？错了！当一个球在空气中运动,一开始气流会随着球的弧线而变化，然而，当它通过球体半径最大处后，气流仍会追寻球的弧线，但这时球面已急剧趋向减少。对于气流运动来说这是最困难的，所以当气流通过半径点后，就不再依附于球体表面，而变得散乱无章。散乱的气流会无序地旋转，比起自由运动的气流产生的压力较小，所以会产生吸引力来阻碍球体的运动，减慢其运动速度。而前面所提及的泪珠状物体，当气流通过类似球体的弧线后到达临界破坏点时，泪珠状形体会有一个倾斜面来支撑气流的运动。物体得以干净利落地以最小的阻力从气流中通过。举个简单的例子：一个自由下落的悬垂液滴必定是泪珠状，因为这样的空气阻力最小，如果只是简单的球面，只会造成更大的阻力。