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F1赛车是怎样炼成的

2012-09-25 10:18
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    一级方程式赛车不仅是赛车手们竞争勇气、驾驶技术和智慧的舞台,它背后还进行着各大汽车公司之间科学技术的竞争。福特汽车公司就形象地把F1比作“高科技奥运会”。在汽车大赛中推出的新型赛车,从设计到制造都凝聚着众多研制者的心血,并代表着一家公司乃至一个国家的科技水平。F1还是各国科技人才素质的较量。据悉,德国约有2000多名专业人才直接从事赛车的设计、制造和研究工作;美国约有1万人,而日本则更多,达到近2万人。
  制造赛车与制造普通汽车在技术上存在着天壤之别,造价超过百万美元的F1赛车是采用大量现代科学技术、凭借电子计算机对每个组成及零部件进行精心设计而制造完成的。具有极好的动力性和可靠性。
F1的造价
  F1是世界上开销最大的体育运动,相信很多人早已听说过。赛车的设计和制作是一件非常复杂的工作,而且保密性极强,赛车上的每个部件不能简单地以价格来衡量。但是,从财务的角度要求,每一个部件必须有一个基本价格。这个价格只能组装出一部可以开动的赛车,如果再加上科研费、设计费、风洞实验费(甚至风洞实验室的造价)、公开和私下试车费等等,一辆F1赛车的造价到底是多少呢?
    下面是车辆各组件的价目清单,也许我们可以从中看出一些轮廓:
  这就是为什么我们说一辆F1赛车的造价就要100万英镑的原因,其中以引擎、变速箱、车身及电子系统的造价最为昂贵。上面的价目并没有包括车队150到500人不等的高额薪资与设计车辆的成本(风洞测试、计算机设备之类),加上之后更是惊人,要称F1赛车是最昂贵的职业运动显然并不为过。
F1的车身
  F1车队的设计小组通常在上一个赛季的夏天就已经开始着手讨论下个年度的赛车设计项目。几支志在争冠的大车队甚至在前一年的赛季初就已经开始着手进行下一个赛季赛车的设计。
  虽然目前仍有许多车队科技总监还是喜欢带着图纸走来走去,但是这样的景象终究会成为历史的陈迹。F1赛车的零组件已经讲求到公厘甚至更精密的程序,这已经不是手工可以处理的范围。车轮部分复杂的钛合金组件连计算机都需要超过36小时进行切割,很难想像手工处理需费时多久。这就需要借用计算机辅助设计。利用CAD输出的资料,计算机控制的精密切割器具开始打造第一具赛车模型。制作这具模型的材质是人造材质Ureol,不过它的性质接近天然的木材。利用这个模型,车队可以利用碳纤维生产打造车身的模具。
  模具诞生之后,接下来就是手工打造的时间。熟练的技师将碳纤维一层一层地贴在模具上,车身每一个部位因为承受的压力不同而贴上不同层数的碳纤维与不同的排列方向。每一层碳纤维的排列方向决定了车身承受压力将往哪一个方向分散。所以这个程序需要谨慎地执行,吹风机与手术刀此时都会派上用场。F1赛车的碳纤维层数平均是12层,另外在最中央的部分铺设蜂巢结构的铝合金。
  费时的碳纤维铺设工作结束后,最后一步就是将车身送进高温与高压的特别烤箱中让每一层碳纤维紧密结合。这样的程序要反复进行三次后一具车身才能算大功告成。烤出第一具车身需费时六周,不过第一具车身制造完成后,后来的车身只需一周即可出厂。
  说到F1赛车车身,便不得不提及各种应用其上的空气动力学组件。正是由于空气动力学原理在车身和底盘设计上的广泛应用,才使得F1赛车可以达到任何赛车都无法比拟的水平和规模。这也是F1卓尔不群的原因之一。
  对空气动力学在车身设计上应用的研究工作是近20年才兴起的。上世纪60年代,F1车队认识到在车身不同地方加装翼板等扰流部件能够有效提高赛车在弯道上的速度,但由于当时缺乏理论体系指导,对这些翼板该加装在什么地方,翼板的面积大小、角度如何等车队并没有一个成形的概念,大家都在不断的摸索和尝试中。再加上当时的加工工艺并不成熟,翼板在比赛中脱落造成伤亡的例子比比皆是,于是,在赛车上加装空气动力学部件一度被禁止。然而,随着空气动力学理论体系的发展,加上计算机科技的兴起,使车队深入研究空气动力学对赛车影响的想法变成了可能。
  一直到了上世纪70年代,终于有人想出了得以实现的办法。这个人便是现任麦凯伦车队的首席设计师纽维。他从南安普顿大学毕业时的毕业论文便是以此为题,当时他尚是一个初出茅庐的小子,但是这一石破天惊的想法让他成为了F1赛车设计和空气动力学结合的开山鼻祖。
  我们知道,赛车的车身是综合考虑减少车身迎风面积和增加与地面附着力以及赛车运动规则而成型的。赛车在疾驶时,迎面会遇到极大的空气阻力,为了减少空气阻力,赛车外形要尽可能呈流线型,座椅靠背倾角便于使车手处于半卧坐姿,以获得较小的迎风面积。通过减小迎风面积并采用扰流装置,借以减小空气阻力,提高速度。赛车车身设计师们必须将影响空气动力表现的各种因素都分析得清清楚楚。
  F1车队在每一场比赛都会用上新版的、不同的空气动力学组件,如果车队间的竞争和自然的力量已经不是车队考虑的重点,那么赛车主办单位FIA永远会导入新的规则来限制F1赛车的速度。年复一年,空气动力学的专家们通过不断的改良与创新,让空气动力学效益更上一层楼。所以,今日的F1赛车堪称是地球上最完美的贴地飞行器。

F1指南http://www.shsaichechang.com/article/saichangzhinan-1.html

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