法拉利采用了一种全新的方法来开发296GT3赛车,充分利用新的规则,优化了从设计理念到最终建造的过程。法拉利不再需要向FIA委员会提交新想法以获得批准,这个过程缓慢并有许多不确定性,因为现在GT3组别车型的新技术规则已是板上钉钉的了,这意味着法拉利的设计师从一开始就可以明确自己的工作范围。这简化了设计过程,意味着该团队能够更加激进地去寻求途径,为客户生产更优质、更便宜的车。
这款车以混合动力的296GTB车型为基础,不过为了符合技术规则,赛车版并不包含混合动力系统。量产车和赛车都采用3.0升V6发动机的架构,双涡轮安装在120度V型夹角内,尽管两款发动机的内部结构其实完全不同。
3度
赛车版发动机拥有定制的内部结构,以及更坚固的活塞和控制杆设计从而提高可靠性。发动机的安装位置向前移动并靠近底盘,以降低车身的整体重心,从而优化车身的纵向重量分布。法拉利的工程师们还充分利用了技术规则所允许的自由度,将发动机尾部向上旋转了3度,为尾部扩散器留出更多空间。
设计团队表示,他们延续了488GT3的优点,并找出了其弱点,以便在296中尽可能地改进它们。这是一个由CompetizioniGT厂队和客户车队及车手共同完成的过程,而结果是——车身的简化合理化、更高的抗扭刚度、更高的安全性,以及在性能平衡影响范围之外领域的改进,如刹车效率、发动机的可驱动性和对不同品牌轮胎的适应性。
然而,最大的变化是将原型车的思维应用到GT赛车上,使其关键部件拆装更加方便,可拆卸的前后车身使工程师和机械师能够更容易地维修发动机和变速箱。
法拉利GT赛车开发主管费迪南多坎尼佐说:“在车身设计上,我们充分考虑了赛车比赛时可能出现的场景,现在这款车完全适应赛车应用和操作。我们的方法是将车身分开,这样就可以在比赛中快速更换零部件,改善维修站和车库的操作效率。我们在各个领域进行简化设计,意味着子组件更易于管理。”
“车身和底盘的系统集成与488车型完全不同,296更像一辆原型车,而不是GT车。这让这款车成为了真正的新奇事物。”
规则变更
这一代GT3赛车是根据FIA编写的技术规则建造的,目的是明确赛车设计过程中哪些操作是可行的。在以前,制造商要先设计一款车,然后再请求委员会的批准,在需要进行更改时得要求豁免,但豁免也并不能保证得到批准。
这种严苛的规则是为了让GT3赛车的整体精神得以保留,因为像福特GT这样的极端车型被否决了。现在的技术规则让制造商从一开始就以更明确的方式进行设计,这显然对他们更有利。
法拉利利用这一变更来改进最终产品,从一开始就对整体设计采取了更加密切协调的方法,尽管工程师们解读、设计和执行没有明确规定的内容的老问题仍然存在。因为如果他们这样做,就会有技术和概念失控的风险,就像GTE赛车所发生的那样。
坎尼佐说:“实际上,GT3的新规则是一项很不错的技术规则,但它并没有带来太多变化。现在我们有了明确的技术规则,它的好处是在技术设计方面,你清楚地知道你能做什么,能承担什么,没有任何需要解释的风险。”
“这让我们可以在GT3赛车的概念设计阶段时就明确哪些是可行的,哪些是不可行的。”
“而我们现有的自由度与过去的规则条约下的情况基本相同,没有明显变化。”
首要目标
在这种拥有全新确定性的规则下,法拉利非常激进地打造了296赛车,以求减轻重量、降低重心和增加抗扭刚度。抗扭刚度大约提升了5%至10%,但488在这方面已经很强大了,所以这其实并不是设计团队的首要目标。
通过轻量化设计降低重心是设计团队特别自豪的一点。气缸数量从488的8个减少到296的6个,这对发动机的尺寸和位置都非常有利,而团队努力工作,对发动机舱周围的所有区域都进行了显著改进。
对于设计团队来说,在保留HSI(hotsideinside)概念的同时降低重心似乎是不合理的,因为HSI意味着涡轮处在相对较高的位置。但从整体来看,法拉利认为这仍然是正确的决定。
“V6发动机的夹角是120度,这是一个宽V型夹角,这使我们可以降低涡轮增压器的安装位置。”
“涡轮增压置于V型夹角里的结构使我们能够最大限度地减小体积,减少进气和排气管路的损耗,提高涡轮效率,尽可能地限制涡轮滞后的发生。因此,这也使我们能够优化中间冷却器的尺寸。”
改善冷却
“我们提高了发动机冷却系统的效率,所以散热器变得更小了,你可以看到它和488车型之间的差距,”坎尼佐继续说。“前部的散热器要小得多,并且能提供同等的散热潜力,因为目标功率基本相同”。较小的散热器意味着更高的空气动力学效率,并且比前代散热器更轻,同样有助于提高赛车的整体性能。
“我们在交流发电机上做了一个有趣的选择,在公路车上它通常安装在发动机前面,而我们把它移到了发动机后面,连接到变速箱上,以提高底盘和发动机之间组件的紧凑性,并优化组件的刚度。现在它变得很容易维护和更换,包装也有所改进。”
然而,变速箱才是最有意思的地方。法拉利的设计师努力为变速箱定制外壳,以优化其与发动机的集成,使其紧凑而高效。
296配备的电子换挡和离合器驱动同样提高了效率。这样的系统可以让赛车更容易地根据驾驶条件和车手去进行校准和控制,进一步提高驾驶性能。
当然,赛车发动机的运作方式与量产发动机不同,296GT3发动机的内部机制有很大的变化空间,让它在更极端的条件下驾驶。
“很明显,它的许多内部部件,如凸轮轴、气缸套、连杆和活塞都是赛车专用的,这主要是因为我们考虑到赛车与公路车发动机的运行环境差异,也为了提高其可靠性”,坎尼佐解释道。
虽然设计团队还没有完成296GT3发动机的赛道耐久性验证,但他们也不得不考虑到在不久的将来,赛车将使用不同的燃料,因为所有锦标赛都计划从2023年开始引入生物燃料。世界耐力锦标赛已经着手计划,预计将朝着这个方向进一步发展。
悬架与制动
赛车的前悬挂与公路车一样采用了双叉骨悬架的设计,但在此基础上进行了优化。赛车的后悬架则是全新的,使用了比赛规格的双叉骨设计,团队还为赛车设计了一个五向可调阻尼器。
“我们正在与一家阻尼器供应商合作,试图对阻尼器进行优化。供应商帮助我们找到了最理想的安装方式,以应对所有不同赛道的潜在要求。”坎尼佐证实道。
车队保留了与488车型相同的刹车供应商,但已经为296开发了新的刹车系统,通过更大直径的制动盘和改进过的前卡钳设计来增加制动功率。
坎尼佐说:“为了获得更好的刚度,车身后部的设计有所不同,特别是在卡尺上。虽然设计目标是为了在长耐力比赛中不需要更换刹车,但我们在设计中仍然考虑到了需要快速更换刹车的可能性。”
“重心位置已经很理想了,但我们在考虑悬挂系统的包装、轮胎和部件的可拆卸性时,对赛车后部做了进一步优化。”
驾驶舱限制
座椅位置与防滚架的最后端更紧密地结合了。296拥有两种座椅位置设置,分别适用于大小两种体型的车手,同时也保留了车顶的强制逃生舱口,以便保护车手的头部。
坎尼佐说:“车手座舱有了新规则,而我们的原型车驾驶舱其实很小。我们做了很多工作来优化赛车对体型较大车手的适用性,考虑到技术规则对驾驶舱的限制,这对我们来说并不容易。”
“与488上使用的防滚架相比,296上的防滚架已经得到了优化,现在它与车顶的结合更加紧密,所以它不仅仅是一个附加部件,它与公路车结构的顶部完全融为一体。这给了我们更大的驾驶舱容积,并能让头盔和防滚架之间保持所需的距离,特别是对高个子车手来说。”
“踏板和方向盘都是可调节的,可以更好地匹配体型较大的车手使用的加大号座椅,以及体型较小的车手使用的中号座椅。488车型就采用了此设计,但我们被迫重新评估设计以应对技术规则的变化,技术规则不再允许座椅超越后防滚架线,并减少了车手纵向位置的空间。”
方向盘是多功能的,但数字读数安装在仪表盘上,以便业余车手在弯中也能轻松读取数据。方向盘本身是可编程的,车手可以在方向盘上选择牵引力控制、防抱死制动系统、踏板和发动机控制参数以及启动控制设置,还有更常用的进站速度限制和无线电调节器。方向盘中间的跃马标志处有一个旋钮,每个按钮最多可以切换12级,将功能扩展到最大程度。
在安全性方面,赛车将采用公路车的前后碰撞结构,这已经足以满足GT3规则的碰撞测试要求。
空气动力学
296的原型车与488完全不同,但该团队充分运用新的设计方法,使296的顶部表面更高效。如前所述,散热器比之前更小了,这意味着更小的进气口和更高的空动效率。
从488Evo套件中传承而来的前分流器的高唇概念有助于向后扩散器输送空气,虽然前端下压力因此受到了影响,但这种设计理念有助于赛车的整体平衡,正如坎尼佐解释的那样,“获取前部的下压力很容易,但这将扼杀后部的下压力。折衷的办法是在前后之间保持适当的空气动力学平衡,但更重要的是使汽车的俯仰灵敏度达到最低。赛车很容易在不改变空气动力学平衡的情况下改变姿态,而这种情况在本设计中被尽可能最小化了。”
空动套件方面最明显的变化之一是尾翼的安装方式,296采用的是天鹅颈设计,固定点拱向车尾,安装在尾翼的上表面。尾翼端板的尺寸与488GT3相似,但为了避免在每个攻角下调整位置,采用了不同的配置方式。
虽然其他赛车往往将尾翼固定在车身后部,以保持尾翼前缘的干净气流,但法拉利认为这种方法的优势并不大。
坎尼佐说:“我们改变了尾翼的安装点,从顶部而不是从底部固定尾翼。这是这辆车最大的变化。你可以说一个干净的前缘会让尾翼有更好的效率,但我们已经探索过了这种可能性,而我们的尾翼固定方案对于整车包装以及减重有着很大的帮助。”
“这种结构也是相当坚硬的,它符合尾翼必须坚硬,没有任何柔韧性的技术规则。从纯空气动力学的角度来看,我认为更干净的尾翼前缘其实并不会带来很大的帮助。”
尾翼端板上的不同配置意味着尾翼可以调整,而不需要上下移动它们,以符合规则要求。
设计团队还通过改进赛车的照明来提高夜间能见度。标准车灯产生的流明数与配备完整的24小时比赛套件的488车型相同,而在1月的戴通纳赛事上首次亮相时,296将拥有全新的灯光套件,法拉利车手将受益于更大的视野深度。
由ORECA公司组装
新一代法拉利GT3的另一个重大变化是,法国公司ORECA取代了Michelotto,赢得了组装赛车和支持客户团队的合同。此后,ORECA已经扩大了在塞内斯的工厂,以满足296GT3的高需求。
法拉利在马拉内罗设计了新的GT3赛车,并利用ORECA的专业知识来最终确定完整的设计理念。
“他们的主要角色是确定设计方案,这是他们的主要工作,然后就是组装赛车,”坎尼佐证实道。“法拉利负责设计理念的选择,以及汽车的最初设计。我们将其余的工作都外包给了其他公司。
ORECA给了我们不同的视角和新想法,我们已经将其融入到了赛车中。他们的丰富经验和新眼光让我们受益匪浅,融入的效果也非常好。”
赛车的最终设计可以分成三个部分:更易拆卸的前分流器、发动机盖和保险杠,以便维修前悬架和制动系统;作为单体结构设计的主底盘;以及后发动机甲板、保险杠和扩散器。拆除后可以轻松对发动机、变速箱和后悬架进行维护,法拉利希望机械师不用再在发动机舱内工作了。
总体结果是,与它取代的488车型相比,296是一个巨大的进步。
“我们试图通过原型车理念改进的另一点是赛车的扭转和弯曲刚度。我们把前防碰撞结构、底盘、发动机和变速箱都考虑了进去,以便对整辆车有一个明确的目标。这样我们也可以简化设计,降低运行成本,这对我们的客户来说是很重要的。”