F1 Engineer Academy

Phase 3 - 工程决策系统:不是谁车快谁赢,是多变量最优决策
Lesson L08 -> L09 -> L10 -> L11 | 4 lessons

Phase 3 目标

Phase 1 学的是赛车怎么产生力量。

Phase 2 学的是工程师怎么管理力量。

Phase 3 学的是:在真实比赛条件下,怎么做最优决策。

课程全景进度:
Phase 1: L01-L04 赛车如何产生能量 [已完成]
Phase 2: L05-L07-L06 赛车如何管理能量 [已完成]
Phase 3: L08-L09-L10-L11 赛车如何做最优决策 [当前]
L08Race Strategy比赛策略:多圈能量决策
核心概念
Phase 2 你知道了单圈怎么用能量。Phase 3 从这一课开始,要回答一个更大的问题:如果比赛有 50 圈,你怎么分配这 50 圈的电量?车手、车队、控制系统三个人谁说了算?什么时候该全力冲,什么时候该节省?这就是 F1 工程师每天面对的真正问题——不是怎么让车快,而是在约束下做最优决策。
Race Strategy
关键术语
Race Strategy - 比赛策略Multi-lap Budget - 多圈能量预算 Overtake Mode - 超车模式 (+120 kW)Pit Stop - 进站 SoC Trend - 电量长期趋势Driver / Team / CE - 车手 / 车队 / 电控
观察
看图,图中有几个角色在做决策?谁是执行者?谁是计划者?CE 扮演什么角色?
追问
为什么 Overtake Mode 不能每圈都用?如果车手想用但电量不够,最终谁说了算?
预测
比赛还剩 5 圈,电池电量一半,外面开始下雨。你是工程师,你会怎么安排最后的电量?先写下你的思考。
-> 下一课:五台机器如何连接成一张网络。
L09Energy Network能量网络:系统全景图
核心概念
前面九课,你分别看了发动机、涡轮、MGU-K、电池、控制系统——每个组件都像一颗独立的星星。这一课,要把它们连成一张星座图。能量网络不是新东西,而是把已有的五个子系统按它们的连接关系重新组织:发动机是能量来源,MGU-K 是能量转换器,电池是能量仓库,控制系统是指挥官。这张网络图,就是 F1 工程师每天看的那张图。
Energy Network
关键术语
Source - 能量来源 (ICE)Converter - 能量转换器 (MGU-K) Storage - 能量存储 (Energy Store)Manager - 能量管理者 (CE) Network Topology - 网络拓扑Energy Flow vs Energy Network
观察
看图,图中的五个节点分别是什么?哪个是能量来源?哪个是能量转换器?哪个是能量仓库?哪个是控制中心?
追问
为什么控制系统不产生能量,却是最重要的节点?如果没有它,整张网络会怎样?
预测
如果让你给这张网络图再加一个节点,你会加什么?比如冷却系统?燃油系统?为什么?
-> 下一课:空气——一辆赛车最大的隐形设计师。
L10Aerodynamics空气动力:看不见的力量
核心概念
前九课讲的都是车里看得见的东西。这一课开始讲一个完全不同的变量:空气。F1 赛车不是简单的靠马力快——它能弯得又快又稳,靠的是下压力。下压力来自空气,来自车底、前翼、后翼、扩散器。这个看不见的力量,在 300 km/h 时可以达到赛车自重的 3-4 倍,理论上可以让车倒着贴在天花板上跑。
Aerodynamics
关键术语
Downforce - 下压力Ground Effect - 地面效应 Front Wing - 前翼Rear Wing - 后翼 Diffuser - 扩散器Floor - 底板
观察
看图,哪个部件贡献的下压力最多?为什么地面效应(车底)比前翼和后翼加起来还要多?
追问
为什么下压力越大越好,却不是一个简单的"越大越好"的问题?空气动力还有一个隐藏的代价是什么?
预测
如果一条赛道弯道很多,另一条直道很长,工程师应该把后翼角度调大还是调小?为什么?
-> 下一课:轮胎——赛车与地面唯一的连接点。
L11Tire Thermal轮胎热管理:抓地与温度的平衡
核心概念
F1 赛车的轮胎不是普通的橡胶。它是材料科学、热力学、流体力学和比赛策略的交汇点。轮胎太冷,没有抓地;轮胎太热,磨损失控;只有在"最佳温度窗口"里,抓地力才达到峰值。这个窗口只有十几度的范围。F1 工程师每天要监控轮胎温度、压力、磨损——因为轮胎状态直接决定这一圈的圈速,也决定这场比赛的结果。
Tire Thermal
关键术语
Temperature Window - 温度窗口Peak Grip - 峰值抓地 Friction Heat - 摩擦生热Hysteresis Heat - 滞后生热 Brake Heat Transfer - 刹车热传导Pressure Sensor - 压力传感器
观察
看图,轮胎发热的三个来源分别是什么?哪一个是你觉得最容易理解的?哪一个最没想到?
追问
为什么温度太高和太低都不好?如果轮胎温度超过了最佳窗口,抓地力下降的同时还会发生什么?
预测
如果你的赛车在前半程跑得很快,轮胎温度很高,后半程你会怎么调整驾驶风格?为什么?
-> Phase 3 结束。你已经完成了 F1 工程师的第一个认知循环:产生能量 -> 管理能量 -> 做决策。

Phase 3 综合挑战

雨战。

比赛第 30 圈,赛道开始下雨。
你的轮胎温度正在下降,低于最佳窗口。
前方直道很长,但后方弯道湿滑。
电池电量还有一半。

作为工程师,你接下来 5 分钟要同时决定:
(1)进站换胎吗?什么时候进?
(2)电量继续释放还是保存?
(3)空气动力设置要不要调整?
(4)告诉车手什么信息?

不要找标准答案。写下你的每一步思考。

轮胎温度电量预算空气动力进站时机赛道位置车手沟通