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F1赛车动力及制动系统

2012-09-21 14:38
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一、动力系统 
F1的动力系统总是专业车迷津津乐道的话题,所有人都想了解为什么同样的排气量,一台F1引擎却可以爆发出如此惊人的马力,而自己的爱车为什么只有不到它的五分之一?

F1赛车是牺牲了引擎寿命来达到极高的动力表现。想想你的车也许跑了十万公里都没有大修过,而一台F1引擎跑一千多公里就得报废,这样你就不用感到遗憾了。F1引擎的输出功率几乎从未停止过上升趋势,即使FIA(国际汽联)限制了引擎规则,各车队也会马上让引擎的马力在新规则下迅速提高。早在F1刚诞生的上世纪五十年代,F1赛车的升功率就已经有100马力/每升,这几乎是现在世界上高性能跑车的标准。F1的马力巅峰是八十年代1.5L涡轮增压引擎带来的升功率750马力/每升,后来由于只能使用自然吸气引擎,马力增加减缓,但是在2005年最后一站,由于不用考虑寿命问题,法拉利和本田都把引擎调校到了超过1000马力,也就是超过300bhp/litre的升功率。后来由于引擎减小为2.4升V8,马力又下降到约750匹。

一台V8的F1引擎在19000转时可以输出它的最大功率,同时它每秒要吸入超过650升空气,油耗超过75升每百公里。而这时汽缸内活塞的运动加速度超过9000个G,这是什么概念?就是说如果用我们民用车发动机的制造材料,比如铝合金,那么这个加速度产生的力足以让活塞自己把自己撕得粉碎。F1发动机的结构与民用车一样有汽缸、活塞、曲轴、气门等等,只是都是用强度极高的类似制造航天飞机的镁钛合金材料制造,然后用碳纤发动机支架固定在底盘上。F1引擎体积小,重量轻(只有约90kg),采用中置设计,这也是为了便于安排车身的重量分配。


F1的变速箱并不是像许多认为的那样使用双离合器的设计,而是更像摩托车的变速器,而且完全电控,一般是七个前进挡,而换挡时间基本为零。如果你觉得法拉利跑车100毫秒的换挡时间已经非常短的话,那F1比这个还要快。因为法拉利只是使用了F1技术在民用跑车上,但它还不是F1。一场F1比赛车手要换数千次档,所以哪怕一毫秒的换挡时间积累起来都是巨大的差距。F1车手通过方向盘后面的拨片控制换挡,这在很多民用跑车上都可以看见。不过F1为什么不使用自动换挡的设计呢,不是因为我们民用车上出现的自动挡换挡慢,而是因为在F1上,通过技术改进可以让自动档比车手的反应还快,这和FIA(国际汽联)要降低车速的目的显然是背道而驰的,而且也不能体现出车手的驾驶技术。最后,动力通过后轴上的扭矩敏感式差速器传递到两个后轮。不过我们明年将看不到电控部分的TC(民用车上我们叫TCS),也就是牵引力控制系统了。这样车手要保证赛车起步的时候后轮不打滑,又需要很高的技巧。


动力系统的散热,由于F1不像民用车在散热器前面有电子扇辅助冷却(但它并不是风冷),所以低速行驶对赛车的动力系统的伤害是比较大的。这一点也可以从车手们刚出站时不能马上把速度提上来可以看出,因为停站加油时发动机不能得到很好的冷却,所以刚出站时引擎性能会下降,但是跑上一会儿就会很快恢复的。


二、刹车系统

刹车系统的工作原理在F1和民用车上都一样:就是通过刹车系统,把车子的动能转化为热能,然后把它们发散出去。很可惜现在F1比赛都是在白天进行,如果在比较暗的光线下,你就可以看见F1赛车在刹车时它的刹车盘因为高温变得像烧红的烙铁,这就是把车子的动能转化成了光和热。

现在F1赛车都是使用双回路的液压制动系统,以保证比赛时刹车系统不会彻底失灵,而前后轮的制动力分配可以在方向盘上随时调节,一般大致是60:40的比例,这和民用车是相似的。不过要深入到技术层面,F1的刹车系统要比民用车先进的多,必竟F1赛车160km/h~0的刹车距离比宝马M5从100~0的刹车距离的一半还要短。F1赛车的刹车盘是碳纤复合材料的通风盘,它的寿命很短,基本只能坚持一场比赛。但是在寿命内它能保持很好的稳定性和持久性,因为几乎是踩刹车的同时刹车片就会立刻上升到超过750度的高温。而且它的重量非常轻,一只刹车盘的重量只有1.5kg。F1刹车系统的散热性能非常好,它从来不知道刹车热衰退是什么。不过如此先进的刹车系统却没用助力,大家都知道自己的车在熄火时刹车几乎是踩不动的,因为没有助力刹车就像踩砖头一样。而F1车手却是一直在踩这样的“砖头”,当然他们的腿部力量是我们不能相比的。

 FIA曾经企图降低F1刹车系统的效率来限制车速的提高,但是车队们当然是十分反对的(谁也不会愿意把一辆刹不住的F1开到300km/h)。另一个原因是通过晚刹车在入弯时实现超车现在常用的技术之一,这也是靠优秀的煞车系统来保证的。现在又有计划说F1在未来要采用刹车回收系统,把本来转化为热的动能再通过刹车系统回收利用(国产的丰田普锐斯就有类似的设计),虽然技术上来说这没有问题,但是对于向来不在乎烧钱的F1,这个计划似乎有点可笑。

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