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F1赛车底盘仅重35公斤(80磅)左右,是现代工程的杰作。它是赛车的重要组成部分,许多负载元件直接装配在上面
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单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。
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作为F1赛车的另一个“心脏”,单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。
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作为F1赛车的另一个“心脏”,单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。
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偶觉得是引擎。
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是引擎
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F1赛车底盘和单体壳是赛车的重要组成部分。F1赛车的底盘采用碳化纤维为制造,重量很轻,很坚固。车赛的底盘很低,最小离地间隙仅有50-70毫米。与普通的汽车相比,F1赛车有许多独特的地方,它的车身细而长,车身高度很低,宽大的车轮极为显眼,而且是完全暴露的,即所谓“开式车轮”。作为F1赛车的另一个“心脏”,单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。这个在高温下烘烤制成的碳纤维壳体能在极端状况下保证车手的生命安全。下面我们将从历史谈起,一同剖析这个超高强度的高科技设备是怎样让F1车手在死神手中拣回老命的。
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引型
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发动机当其他F1车队的工程师为了他们设计的赛车更加紧贴地面而绞尽脑汁时,法国的雷诺车队却另辟蹊径地和航空领域巨子、美国的波音公司合作,以改良自己的赛车。从澳大利亚站的结果显示,雷诺这次与波音的合作应该是成功的。 利用航空技术由来已久 其实从上世纪50年代开始,航空业就和F1赛车结下了不解之缘。在那个年代,赛车跑道很多就是飞机跑道。当时在英国,以西尔维斯通(银石)为代表的许多赛道都是旧的飞机场,时不时会在那里举行一些汽车比赛。尽管赛车和航空这两个领域都开辟出了属于各自的一片天地,但它们之间的裙带关系仍旧千丝万缕。空气动力学的应用,以及某些仪器的共用性进一步拉近了这种特殊的关系。就如雷诺车队的底盘技术总监伯斯·贝尔所解释的那样:“首先,惟有航空领域,才有足够的条件来使用和赛车一样复杂和精密的仪器。顶级F1车队所拥有的雄厚财力和人力,正好为工程师创造了钻研最先进技术、并将其投入实际应用的最佳条件,而从航空界吸取养分不失为一种行之有效的方法。” 费斯切拉在获胜后接受记者采访时把胜利归功于爱车发动机、底盘和轮胎的优异表现,甚至还放出了完全有能力和法拉利一决雌雄的豪言壮语。费斯切拉之所以底气十足,他的信心想必源于“雷诺-波音”的最新合作结晶——R25赛车。 雷诺车队2005年以崭新姿态亮相的R25赛车性能卓越,其构造的许多秘密以及王牌特性都要归功于航空界的鼎力支持:其碳素外壳良好地融合了轻巧与硬度;如果说润滑脂和润滑剂和飞机上所使用的有共通特性的话,其燃油控制系统则干脆是全套照搬。要是详细地列举出来我们将会得到一串长长的清单:通过Stereolithography(一种复杂而又无比精确的原型制造技术,得到的原型成品能够符合最苛刻的形状和细节要求)完成部件原型的制造过程,载入的先进电子系统,碳素制动器……所有这些技术都或多或少得益于航空工业。 事实上,F1赛车界的许多概念设计师,尤其是那些负责底盘设计的大师,大多数都是由航空学校培养出来的:像迈凯轮的阿德里安·纽伊,丰田的迈克·盖斯科恩,雷诺的伯斯·贝尔,他们都曾经潜修过航空专业;这说明,航天技术中空气动力学的应用对于如今的F1车坛群雄争霸来说是何等重要。伯斯·贝尔说:“这很合乎逻辑,最终,雷诺和波音在去年初夏时签订了一份合作伙伴协议。齐心协力,我们可以取得美好的结果。当然,一辆F1赛车不会全盘照搬飞机上的零部件来用,但我们可以在大奖赛上测试某些方法论、制造技术、仪器,从而营造出一种卓有成效的互利,因为对航空工业来说,F1也为它们提供了很好的实战验证机会。” 援兵不仅仅是波音公司 一辆赛车最关键的部位就是发动机,而雷诺R25赛车的发动机和航空技术是有着密切联系的。雷诺副总裁伯纳德·杜伯特说:“在一个V10引擎上,仪器的质量至关重要,出现任何一点质量问题,在时速300多公里的赛道上,出现的后果是难以估计的,这和飞机引擎对零件质量要求是一样高的。” 雷诺向波音取经,始终遵守着一个纪律:研究一些非常昂贵的原始材料,使用的零件在确保硬度和性能的前提下,都尽可能无限小地控制产品的重量,同时极少量地生产,以获得无可挑剔的质量。据雷诺工程师介绍,雷诺车队一向都在这个方面大胆研发,为的就是在和对手的竞争中取得领先,尤其是针对同级别的日本车队。伯纳德·杜伯特吐露:“英美本田车队在去年的成功(车队亚军),迫使我们不得不与波音公司进行合作。我们确信这会取得优势,因为航空工业在日本几乎不存在。和其他大车队来说,日本车队与航天工业的合作相对要少,这也是我们要求制造商造出与飞机部件同等质量的零部件的原因。” 拿R25赛车空气箱为例,它从进口开始传送空气(位于车手头盔的上面),一直到发动机的核心部位压力场的孔的形状,就是在和航天工业的合作下确定的。R25 的空气箱不仅确保最佳的空气供给(居然达到500升空气/秒),还保证空气传送最大限度的畅通无阻,以避免发生气流堵塞现象,这就可以确保燃油最佳的燃烧状态。雷诺就该空气箱的设计,又和ESA(欧洲航天局)达成了合作伙伴关系。伯纳德·杜伯特补充道:“ESA主要就是在空气箱上进行研究,这是一系列关于空间立体配置的繁琐计算,主要关系到发动机空气供给的声音方面,目标是得到一个有利于发动机运转的声音回复。这一领域对技术含量要求很高,而我们只有在航天领域才能找到。” 。
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单体壳(monocoque)是F1车手的安全保护仓,它在强度上必须满足FIA颁发的强度撞击要求。 作为F1赛车的另一个“心脏”,单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。这个在高温下烘烤制成的碳纤维壳体能在极端状况下保证车手的生命安全。下面我们将从历史谈起,一同剖析这个超高强度的高科技设备是怎样让F1车手在死神手中拣回老命的。 一,单体壳的历史 单体壳由碳纤维打造,这种材料的强度是钢的两倍,但是质量只有其5分之一,用它打造保护仓可能是当前的最佳选择。 威廉姆斯车队合成部门主管——布赖恩-奥-鲁尔克(Brian O’Rourke)表示:“单体壳(monocoque)在F1赛车上扮演着最核心的安全角色”。从传奇的F1设计师、前莲花车队领队科林-查普曼(Colin Chapman)开始,F1赛车便变得越来越安全了。在1962年的莲花25型上,技师首次用铆钉加固的轻金属壳体替代了传统的管状框架座舱,这是引入F1赛坛的第一具单体壳。但是第一具真正意义上的碳纤维单体壳却是迈凯轮在1984年引进的。从那开始,碳纤维单体壳便被作为保护车手的第一设备沿用至今。而国际汽联对单体壳越来越高的强度要求,则使这项设备对于车手的保护显得愈发重要。 单体壳是赛车的第一单元,其余所有的部件几乎都与之相连 “在发展一辆赛车时,我们有两个目标:一是打造一辆足够快的战车,二是尽一切可能保护车手的安全。从那些严重的撞车事故中你可以看到单体壳对F1车手的保护能力,通常情况下赛车已经支离破碎,但是车手却能安全的从驾仓中爬出来,这一切都是单体壳的功劳。”鲁尔克说道。 二,单体壳的构造 单体壳由昂贵的碳纤维制成,这种材料的强度是钢的两倍,但是质量只有其5分之一。在F1战车上,每一克都是有价值的,因此这是单体壳为什么要选用碳纤维打造的重要原因。目前F1战车的单体壳总共由12层碳纤维组成,需要附带说明的是,每一根碳纤维只有人头发丝的五分之一粗。在制造单体壳时会将一层蜂窝状的铝铺设在两层碳纤维之间,然后将其放入高温高压的烤箱烘烤,等单体壳成型变硬大概需要两个半小时。 单体壳由12层碳纤维烘烤成型,中间掺入一层很薄的铝,其成型变硬大概需两个半小时,图为高温高压的碳纤维烘烤箱 但是现在,通常会将烘烤的程序重复两次以上,这主要是为了达到更高的强度要求。虽然现在F1战车使用的单体壳已经能够应付最恶劣的事故了;但是为了保证车手的安全,赛车车体本身还必须达到一定的韧性,这就是我们通常看到车队进行的车鼻、侧箱、车尾撞击测试,此时车身的作用相当于装配在单体壳上的吸能包,以吸收车身在撞击条件下的冲击能量。 三,检验单体壳 不仅单体壳拥有极高的安全悉数,而且F1车手的座椅也是量身打造的,并配备6点式安全带,图为翻倒后的法拉利F1座椅。 从1985年开始,国际汽联颁布了撞击结构和单体壳在负载情况下的动态和静态撞击测试条例,而且现在这些条款变得越来越苛刻。在此之前,这些安全检验工作都交给车队自己去做,所以各车队战车达到的强度要求,或者叫对车手的保护能力是参差不齐的。而当新的安全规则颁布后,不仅保证了更高的安全标准,而且现在每一支车队都必须严格遵守。 国际汽联主席马克-莫斯利(Max Mosley)表示:“不是每支车队都能通过安全测试便表明了撞击测试的重要性。”F1赛车的撞击测试通常在国际汽联的监督下进行,地点是在英国贝德福德郡(Bedfordshire)的大型撞击测试中心。其具体测试流程是这样的(以正面撞击测试为例):首先将车鼻安装在单体壳上,然后将油箱装满同等质量的水,并将一个由六点式安全带捆绑的假人安装在座舱内。此时整个测试包的总质量为780公斤,撞击面是一堵坚固的水泥墙;等一切准备就绪后,赛车以14米/每秒(约合50。4km/h)的速度撞向水泥墙。与之相似,侧箱、尾部等部位的测试也照此进行。顺便提一下,民用车辆也要进行相关的安全撞击测试,只是执行指标不一样而已,下面是二者的简单对比。 为实现高强度、低质量,几乎F1赛车的每一部件都被"碳化",就连HANS也不例外(他是FIA在2003年从印地引入F1赛坛的) 四,F1赛车VS民用车 F1车手都拥有强健的体格,他们乘坐的是专门缝制的赛车座椅,有非常好的侧面和后部保护,并且车手是被捆绑在六点式的安全带上的。与之相反,民用车的速度通常会非常低,乘员的座椅必须为不同身材的乘客提供保护,而且为了更好的控制汽车,驾驶员必须被给予一定的活动自由度,于是只采用三点式安全带。和F1赛车的单体壳一样,汽车车体也必须起到保护乘客的作用,车体也必须达到一定的强度要求。 民用车存在撞击溃缩的问题,侧面尤为严重,所以配备侧气囊 但在这里有一点区别是,民用车在发生严重撞击时车身会大幅溃缩,这将直接威胁到乘客安全。来自安联技术中心(AZT)的哈特穆斯-沃尔夫(Dr。 Hartmuth Wolff)博士表示:“真正的问题是侧面撞击。”所以我们现在看到,在大多数民用汽车上都配备了侧气囊,以保护乘客在紧急状况下的头部安全;不过F1车手却不会面临这个问题,因为单体壳足够坚固,不会发生溃缩的问题。。
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作为F1赛车的另一个“心脏”,单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。