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F1赛车的科技

2012-01-17 16:38
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F1赛车的科技

    科技是F1永远的话题。这是一个以时间衡量成绩的运动,每提高1/10秒的成绩都是上百万美元的投资代价。F1涵盖的技术范围非常广泛,上至航天技术、电子科技,下至合金技术、橡胶工艺。一辆F1赛车就是一座流动的科技馆。

    引擎

  方程式赛车的定义是:驾驶舱为居中敞篷,四轮外露,后轮驱动,前轮转向。根据引擎气缸排量分为:一级方程式(4000cc)、二级方程式(5000cc)、三级方程式(3000cc)和F3000,但只有一级方程式比赛被称为大奖赛。早期的比赛中,二级方程式的速度是超过一级方程式的,也出过一些事故,最终二级方程式被取消。

  赛车的最大竞争领域是引擎。这是法拉利创始人恩佐·法拉利笃信的信念。在这个信条的指引下,法拉利车队从上世纪50年代中叶开始研制大马力引擎,从8缸、10缸、发展到12缸,其制造的引擎可以产生900匹马力,引擎转速超过20000转/分(民用车最高转速为8000转/分),也是世界上第一个制造引擎和底盘,又是唯一将12缸引擎投入F1实战的厂商。

  在法拉利的模范作用下,阿尔发-罗梅奥、莲花、保时捷、考斯沃斯、梅塞德斯-奔驰等汽车引擎制造商都投入了引擎大战的竞争。F1车队的队名全称是赛车运动中唯一由引擎和底盘制造商两个部分组成的,引擎制造商的名字排在前面,比如梅塞德斯-奔驰、迈凯轮车队。足见引擎在赛车运动中的地位。

  从车队的年度开支上来看,引擎的投入可以占到1/3,在5000万美元左右,冠军车队的数字更高。法拉利是从1932年开始参加赛车运动的,它的引擎还提供给其他车队使用。法拉利在F1车坛的地位是无法被取代的。

  法拉利对大引擎的追求终于被高额的金钱打败,国际汽联从上世纪90年代开始限制引擎的缸数,而1994年巴西车王塞纳的撞车身亡,也彻底结束了F1车队的马力竞赛。F1引擎的发展经过了一个自然吸气、涡轮增压、自然吸气的发展过程。2006年,国际汽联推出新规定,引擎容积缩小到2400cc,马力也限制到700匹左右,而且一台引擎必须连续使用两次比赛。

  如今,F1赛车更讲求的是空气动力学。

    空气动力

  虽然国际汽联限制了引擎容积和马力,但F1赛车的最高时速仍可以达到300公里/小时,俨然是一架小型飞机的时速。如果将F1赛车装上翅膀,一定会飞向天空。但F1赛车并没有起飞,这个秘密就是空气动力学的作用。

  我们在F1赛车身上看到前后有很大的翼片,这些翼片的原理与飞机的机翼一样,但方向正好与飞机设计相反,目的是让赛车压向地面,术语叫“下压力”。由于全球的F1赛道没有一条是相同的,因此,F1赛车在每个赛道上的下压力调校也是不同的。

  车队目前普遍采用设计飞机使用的风洞试验装置,来进行赛车的风洞试验。这些试验的数据只有40%运用到赛车上,车队每开发一套空气动力套件,先要到风洞试验室进行测试,因为不同的空气套件会得到不同的参数,为了得到更多的参数,几乎所有F1车队的风洞试验室都是24小时满负荷运转。有些车队甚至启用第二个风洞试验室。

  在国际汽联对引擎、轮胎、电子辅助设备做出诸多限制之后,空气动力性能就成为各路车队唯一的杀手锏了。这个竞争的结果就是,在F1赛车身上出现的扰流翼(除前后定风翼之外的翼片)越来越多。

  F1赛车快变成一只飞奔的“刺猬”。

  F1赛车从最早的钢铁车身,到铝合金,再到目前普遍采用的航天材料——碳纤维复合材料,目的只有一个——在坚固车身的同时,最大限度地减轻车身的重量。研制的目的是为了保证车手的安全,F1赛车的底盘设计分为两个方面:一个是车手所在的车舱,必须可以经受10吨重力的破坏试验;另一个是赛车的前鼻锥,可以最大限度地在撞击中吸收能量,确保车手不受到伤害。

  有人不断地向F1车队发问:一辆F1赛车价值是多少?这个问题没有一个人可以准确地回答出来。原因也非常简单,F1赛车的每一个部件都是手工打造的,由超过35000个部件组成,因此每辆赛车都是原型车,而且车队还在不断地研发新的部件,大车队几乎每站比赛的F1赛车都是不同的。大致估算一下,目前一辆F1的造价在1000万美元左右。

  F1赛车引擎发出的强大动力,是通过变速器传给轮胎的。早年的赛车与普通民用车使用的变速器是一样的H型换档装置。

  汽车工业的发展使得自动档汽车已经问世,不过,国际汽联规定赛车只能使用顺序式变速装置,但赛车的换档方式发展更快,从地板拨棍式换档,到方向盘拨片换档;变速器从直齿,变为半自动式,有7种速度模式。

  F1赛车虽然没有ABS这种民用车普遍的装置,但有可改变前后轮刹车助力分配的装置,油汽混合装置、起步控制装置、牵引力控制装置等等。

  F1车手在一场比赛中要换档两万次,而半自动变速系统大大简化了车手的工作,所有这些装置的操控键都安置在方向盘上,因此车手非常容易地控制赛车,而且可以在每次换档中节约0.3秒时间。

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