如果J20的总师去设计f1气动外形会怎么样？

F1其实长期以来的气动设计的确是处于力大砖飞时代的，真正开始重视气动设计优化和提高气动效率还得是我们伟大的纽维

纽维操刀总体设计的第一辆F1，March 881，使用了极其复杂的气动修型设计：

对比一下同时代的迈凯伦，一代神车MP4/4：

原因无他，March虽然当时在Indy赛场威风凛凛，但刚迈入F1的时候还只能屈居小车队，和地球组的其他穷逼一样只能用Judd的V8自吸，和火星组的涡轮增压相比马力就差了一百多，只能靠气动设计去补。

然后恐怖的纽维通过极致的气动外形优化，愣是让March 881用着500马力的V8自吸跑到了和650马力V6T差不多的速度，并且一直都是整个1988赛季自吸组最快的车……

这个极其低矮的侧箱我非常怀疑是纽维想办法把它藏在了近地面附面层里，这样一来就不会暴露在干净来流中产生额外干扰阻力……

后来纽维把同样的气动设计思路带到了威廉姆斯，然后造就了千古流芳的超级银河车FW14B。

其实纽维的气动设计之所以如此革命性，与其说是他的技艺高超，不如说实在是当时的F1太力大砖飞了，大家都像刻板印象里的车圈一样，满脑子都是底盘抓地恩静，根本没什么人认真对待空气动力学，更遑论打磨。大部分人眼里的赛车空气动力学设计基本就是流线型车体+巨大翼面，没了。什么附面层，干扰阻力，诱导阻力，层流湍流转捩，雷诺数……啥玩意，听不懂。下压力不够？那就装更大的翼片，最多知道个攻角知道个升力系数，给你把攻角整大点，然后好歹还知道个失速知道个压差阻力，不能把攻角整太大。

这种思路之下造出来的车，气动效率之差可想而知。根据估计，当时大多数F1的“升阻比”（当然在这里是下压力和阻力）只有2左右……

而March 881的“升阻比”则超过了3！

而纽维也的确对当时围场人均力大砖飞的设计思路非常不爽，他曾表示：

那些自命不凡的车队似乎就只满足于给他们的车插上更大的鼻翼尾翼，对巨大的下压力心满意足并同样满意于他们的恩静马力足以克服带来的致死量阻力。(Complacent teams seemed to have settled for simply bolting even-bigger front and rear wings on the car, happy with the downforce and content that they had enough power to pull all that drag.)

甚至，因为纽维之前在March第一次担当总体设计的车是Indy，而那时Indy由于椭圆赛道的极限特点，对气动设计和整车平衡性的考虑比F1实际上要更为全面，所以他还表示：

从气动的角度来说，这些车非常无趣，而且就我的看法而言，在气动方面远不如Indy赛车的设计来得复杂。(Aerodynamically, these car were quite dull and, in my opinion, less sophisticated than the Indy cars in this respect.)

虽然纽维醉心于造车，并且曾表示自己去学航空航天工程是为了更好地造车，但可以说讽刺的是，他之所以能为方程式赛车的气动设计界带来革命，恰恰就是因为他采用了设计飞机的方式来设计赛车的气动外形。

在纽维之前，几乎所有人设计方程式赛车的思路都是无一例外的“底盘上套个气动整流罩”的传统造车思路，认为底盘才是设计的核心，气动套件都是附加的。所以也才会有上面看到的那些力大砖飞风格。

相比之下，纽维的设计思路则是和飞机一样，反其道而行之，先设计总体气动布局和外形，然后再考虑怎么给它塞进动力系统和底盘。

纽维在总体布局上对气动优化的考量可以从他设计赛车的一个标志性细节看出。请看下面的三台车——FW14B，MP4-20和RB7，纽维在三个队造就的三台冠军神车：

可以注意到，它们的座舱前部都有一个非常明显的收腰，形成了显著的V字形甚至是蜂腰结构，从而最大限度减小鼻锥部分的截面积，并且补偿前轮涡流造成的气动干扰，以减少阻力。这一细节可以说是纽维系设计的一个标志性特征。

虽然随着F1逐渐开始真正重视气动设计，进入新世纪以来的火星车不少都学习了类似的布局，比如F2004也有类似的鼻锥结构：

但是回到FW14B诞生的那个年代，窝髪的F1/87/88C长的是这个b样：

可见纽维思路之超前。

当然另一方面，88C气动外形长的这个b样都能在88年拿下第二名，可见力大砖飞流毒害人之深（

空气动力学是为不会造恩静的人准备的——恩佐·法拉利

除此之外，著名的背部进气道（或者说所谓airbox）底部的附面层隔道和分流结构，最初也是纽维的手笔。这些设计最早出现在纽维加入迈凯伦之后设计的第一台车MP4-13上：

对比纽维加盟前上一年的MP4-12，两者看起来在气动设计上的差距仿佛不是一年而是十年：

而同March 881的气动优化思路一样，MP4-13的背部进气道设计在出现之后立即因其优异的性能而横扫围场，如今是辆F1都有这个结构。

同时，和大部分造车惯性思维的一个萝卜一个坑、不同分系统各做各的然后最后再想办法整合不一样，纽维在设计赛车时也是和飞机设计一样的各分系统整体协调考虑的思路，只不过气动设计和行驶性能始终置于最高优先级。比如在RB7上，为了不让动力单元破坏车尾的气动修型蜂腰，纽维创造性地将KERS系统的电池包分拆成四块，见缝插针地塞到了变速箱和发动机舱的空间里。

甚至RB7的吹气扩散器这个东西，可以说也是在纽维的思路下才能出现的产物——射流引射增升放在航空界虽然不多见但也不罕见，利用活塞发动机的排气引射减阻增推更是许多先进活塞战斗机上司空见惯的设计。但能想到把引射增升用在赛车上，恐怕传统造车思路是做不到的。

（所以我还是想吐槽一点，或许是由于缺乏工业文化的问题，国内车圈总喜欢搞技术神话，稍微技术含量高点的汽车设计立马就被吹上天——当然车厂自己靠着航空航天在公众眼里天生带光环的特性营销造势也是一部分原因——然后由于缺乏深入了解似是而非又经常导致评价两极分化，要么尬吹棒读资料自己都看不懂，要么尬玩情怀自我感动，迷信“人是最好的机器是僵硬的”然后把所有创新技术设计都打成没有灵魂的产物，或者在诸如涡轮和自吸哪个更好之类的奇怪问题上纠结，并且总是抓不到核心点而纠结于什么涡轮迟滞涡轮声浪难听之类的奇怪问题。

啥时候这帮人才能认识到自己吹的踩的东西大多都是在装到车上之前被航空工业玩剩下的东西？再进一步，啥时候这帮人才能学会正常地对待工程技术，而不是把工程技术当成“现实中的魔法”来贴标签？

航空航天可从来没有人说活塞才是情怀喷气声音难听，更没有人说电传飞控没有灵魂手操才是王道，也不会有人觉得自动驾驶没意思非要全程手操飞完航线。因为航空航天直面物理定律，大自然不会跟你讲情怀，只会用冷冰冰的定律和效率逼你选择最优路线。）

两者结合，让纽维设计的赛车性能平衡性、一致性和气动效率都远远优于传统思路的产物。March 881用V8自吸跑出V6T速度的恐怖表现震撼围场之后，纽维带起的这股新风立马就刮遍了赛车界，从此F1才真正走上了我们今天看到的基本上就是用轮子驱动的飞机的气动设计之路。

而纽维的这套设计风格也一以贯之稳定地在其他各项条件满足的情况下，都能造就优势巨大的冠军车甚至银河车的诞生，从FW14B，到MP4-20，再到RB7/8/9和今天的RB18/19。

也是同样的原因，在22年新规回归地效、对赛车的整体气动设计水平再次提出极高要求的时候，只有RB18/19至始至终都没有遭遇任何海豚跳或性能不稳定问题，始终保持着惊人的一致性和稳定性。

所以归根结底，纽维之所以牛逼并不一定是他的气动设计水平在相关领域（包括航空航天）有多么高超，更重要的是他将航空航天这种注重细节和总体优化的思维带到了赛车界，这才造就了他在赛车气动设计界的革命性地位。像航空航天这样的工程学科之所以被认为在相当程度上是科学和艺术的结合也在于这一点，很多东西光靠纯粹的计算是不可能得到很好的解决甚至无法解决的，思维方式、甚至是经验和直觉，也是很重要的一部分。

而一名优秀的飞机设计师，无疑也会面临同样甚至更加困难的总体设计权衡和气动优化问题。

所以，我想这个问题的答案应该不难解答了。

别的不好说。

飞机的核心就是机翼，这种决定权的表现就在于当你直到你的飞机需要达到什么样的性能的时候，你可以直接的知道飞机的首要的设计参数。

用一个最简单的方式来说，当我知道飞行器需要的翼载荷最大和升阻比的时候。我可以直接知道需要的机翼有多大，翼展有多宽。然后，然后我可以大致选择设计根梢比的大小来更进步控制主翼的涡升力大小。接下来，我可以直接求解知道最大升阻比的升力系数和大致的攻角，然后对翼尖进行特定角度的扭转做特定攻角下的诱导阻力优化。这样你就知道满足你这个设计要求的飞行器的大致规格了。

这使得飞行器设计非常的“参数化”，实际上包括NASA自己用的概念设计工具都是参数化设计的。对于一个飞行器的绝大部分特性你只需要使用几个参数就可以定义和描述。对于很多的问题解决方法也是显然的。其中可能最复杂的是翼型设计，但是今天翼型同样是非常参数化的，NACA翼型只需要几个参数就可以定义并且生成一个结果给你用，并且NACA翼型是在军工设计中大面积应用的，你报的出名字的美国战斗机轰炸机运输机几乎都是使用了几个特定参数定义了的NACA翼型。

在优化求解上同样也有很多取巧的方法：当你在确定设计的时候你可以使用低算力的VLM求解器只对机翼求解。这种方法你可以很快速的找到问题并且解决。接下来你当然可以进行CFD再做进一步的优化。

对于超声速设计，你同样可以用简单的mesh模型来获取面积率并且确定哪里是有待改进的。你不仅仅知道你的飞行器的面积率分布，更加也知道你的飞行器的应该优化成什么样的。（我们至少知道波阻力最小的设计是什么样的）

当然你可以纠结更加细致的一些特性上怎么做取舍，但是这个问题在其他工程上也一样。

这对于F1这样的设计就要麻烦很多。F1这种在过了直接装机翼以后就没有什么可以参数化设计的东西了。并且设计上是通过修改车身的几何形状完成的，这使得F1车身的设计并没有简单快速够用的求解器选择。VLM和Panel Method 并不能适用这种复杂几何体的求解，当然你可以争论这种不可压缩流下可以用LBM求解是不是性能问题会比工业上的FVM好，毕竟确实有比如FluidX3d这种开源的LBM求解器好像性能还很不错的。（我反正不搞不可压缩流）

这使得很多时候，F1车身的问题和解决方法很多时候是隐藏着的。

这又要回到非凸问题的优化上。对于飞行器的设计可以有给定的参数范围和评价函数然後在这个范围内找到最优，这一点意味着的是对于这种问题求解的成本会低很多。而对于车身这种，因为设计上根本没有什么能简单参数化的东西和范围，即使你通过什么方式得到收敛到一个设计，但是这也很可能是仅仅是一个局部最优解，说不定还有一堆其他你不知道的更优的设计。而且求解的性能问题同样会直接影响到你需要花费多少成本得到一个设计。因为这一点，像这种设计最终还是设计者一个想法出来然后应用上去然后优化，实际上更加增加了成本。相比之下容易参数化或者简化的问题可以用程序自己迭代设计优化。

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还有风洞，很多人觉得风洞多好，实际上风洞数据也只是参考。

风洞存在一个大问题，也就是风洞的流速和尺寸是不可兼得的。NASA有世界最大的风洞，但是吹得速度都到不了0.3马赫可压缩流的范畴。低速不可压缩可以用水洞，水的Kinematic Viscosity比空气大一个数量级，你可以使用小一个数量级的模型得到相同的雷诺数。至于高速，高速使用的小比例模型当然和实际的雷诺数差一大截，而且马赫数会直接影响结果，雷诺数会影响飞机表面的边界层状态影响阻力。当然，风洞不能得到现实飞行的数据。

现实中问题还要更多：风洞的模型是怎么连接测量上的；风洞模型连了个杆子在屁股上会怎么样影响测量数据；你进气道怎么弄；模型把进气道堵上了，那么堵上的模型怎么弄；那么因为进气道不是通畅的，发动机这样的尾部会变成低压区影响阻力怎么弄；你进气道模型堵上了超声速怎么做。我现在做个CFD问题这里面很多问题也得考虑上。

风洞说实话也没有些人想的那么靠谱。跑风洞的和跑CFD的大伙可能都有一种状态就是大家都不怎么信自己的结果是正确的。