keel construction of F1 car

Assortments of Keels :

one keel

zero keel


龍骨的進化：

在空氣力學效應還不是很盛行的F1年代，單體結構最前端（與車鼻相接、油門和煞車踏板位置的撞擊區域）就會盡可能設計成越低越好，目的是降低車身的重心。但自從車隊在1990年代初期把車鼻的位置拉高，此區域的設計概念就變成基於為了得到強大的空氣力學效應而妥協。
由於前翼必須發揮出更大的效率，車隊因此得想個辦法讓前翼的使用面積發揮到最大，而且前翼的擺放位置不得被車鼻攔腰斬斷，也因此近年來F1賽車前翼的氣流導向就變得非常重要。如果要讓前翼的導流效率發揮到最大，那氣流就得被導入無障礙的區域；早年，單體結構最前端會阻礙到氣流的通過路徑，車鼻的設計也從來沒有為了要讓氣流穩定通過而被拉高。

F1賽車的前端設計必須完全遵照FIA所訂出的規範，駕駛艙的前端與撞擊隔板的尺寸也有明文規定，這些規則導致F1賽車的中間部位能夠更統一化。那如何才能讓設計師依循著隔板版放位置與最小的尺寸限制來研發賽車？如果前隔板位置提高，那腳踏板位置下方就有更多的可用空間；假使後隔板的位置也拉高，那可提供設計師的發揮空間就更大了。
許多車隊之前都將前後隔板拉高，這會讓前撞擊結構的最上緣高出駕駛艙大約550mm。儘管某些車隊在2006年同時把前後隔板的位置都拉低，讓底盤的下方能與地面成平行線，但這種設計所造成的重心損失，都必須在車底部使用壓艙物來彌補。

單龍骨

如果將腳踏板位置拉高，會對前懸吊造成影響：兩支上A臂必須以特殊的幾何角度來放置，為得是增進賽車的機械抓地力與操控性。但這種設計卻會讓懸吊下A臂無法鑲嵌進車架的下方，因此車隊就在車架下方放置了一個V型的支架（也就是所謂的龍骨），讓下A臂能利用這個支架與底盤做連結。

而當車鼻被拉得更高時，中空結構的V型龍骨設計就顯得不夠結實，也因此V型龍骨就被演化成穩定性較高的實心單龍骨。2005年，Renault車隊導入經過修正的龍骨結構，這是一個很有效率的單龍骨佈局，但實心的外型被改成中空托架式樣。這種設計能讓氣流順暢地通過，而龍骨外型也讓車身結構產生更佳的效率：重量降低。

雙龍骨

從2001年開始，FIA規定了前翼必須升高來降低下壓力，這項條例讓車頭中央部位的設計變得非常關鍵，而單龍骨的位置卻成為氣流路徑的主要障礙。Sauber車隊首先以雙龍骨的設計來解決這個問題，這個構想來自前Honda RA099賽車的設計師Harvey Postlethwaite：將單龍骨一分為二，然後以朝車外的角度擺放，如此一來車體中央的部位就淨空了。
儘管Sauber車隊採用了這種設計，但許多車隊在這段時期依然堅持使用單龍骨。雙龍骨所產生的問題頗多，其中之一在於結構上的效率：增加重量，而且許多人表示這種設計會降低前懸吊的靈活性。F1車隊當然知道生硬度的標準，同時也瞭解雙龍骨必須採用大量的金屬與碳纖維來強化，這也是增加重量的元凶。
從2001至2004年，對於單龍骨與雙龍骨之間的爭論從未間斷過，Arrows、Jordan、Williams、McLaren、Sauber等車隊都曾使用過雙龍骨，但後來漸漸捨棄這種概念。雙龍骨會增加重量當然是原因之一，而在空氣力學的研發上，也發現雙龍骨會造成下壓力的降低。
某些車隊使用傳統式垂直雙龍骨，如Sauber、Arrows、Jordan車隊。McLaren車隊曾大膽採用外擴式雙龍骨的概念，來增加車鼻下方的寬度，後來Jordan與Williams車隊也採用過這種設計。

無龍骨

2005年，FIA再次規定車前翼的外側部位得拉高，這項規定的重點在於阻礙氣流路徑，簡而言之就是降低賽車前段的下壓力。McLaren車隊最早意識到必須使用下垂型的前懸吊A臂來解決這個問題，因此龍骨直接影響到前懸吊擺設位置與幾何學。

當腳踏位置再次被拉高，已經是空氣力學研發上的必要過程，懸吊幾何的改變意味著龍骨已是可以被省略的了。將上下A臂的距離拉近，直接從輪圈的接點朝上拉至與車架連結，如此一來就不需要龍骨來支撐下A臂。這是一個很直接的設計，同時也能讓車鼻下方淨空，讓前方氣流能順暢通過車身下方，直接導入車底分流板，或是藉由車側破風板導入冷卻孔內。目前幾乎所有的F1車隊都採用無龍骨設計，除了Red Bull RB3賽車又改回使用雙龍骨。

[sources from : http://chinese.autoblog.com/2007/02/05/keel-1/]