走近F1：严格规则限制下的高技术机器_新浪汽车

走近F1：严格规则限制下的高技术机器

http://www.sina.com.cn 2004年09月23日 11:43 南方都市报

FIA对F1赛车的规定极其严格和细致，主要内容有：
　　车身
　　1、宽度　赛车的总宽度(包括完整的车轮)在方向盘打正时，不准超过1.8米。后轮中心线前面的车身宽度不准超过1.4米。为了防止对其它赛车造成危害，前轮前面的车身上任何边缘、其厚度必须至少10毫米，并且边缘的圆角半径至少5毫米。后轮中心线后面的车身宽度不准超过1米。
　　2、高度　车身高度不准超过0.95米。
　　3、重量　F1赛车重量是指赛车及车手的总重量，而且车手必须将他在比赛中一直穿戴的服装及装备穿戴整齐，在这种情况下，其总重量不准少于600公斤。
　　发动机
　　1、排气量　总排量不准超过3升。
　　2、冲程　只能使用四种程式活塞式发动机。
　　3、增压器　禁止使用任何增压器。
　　4、汽缸　汽缸最多12个，一般应选用圆柱形汽缸。
　　5、气门　每个汽缸的气门数最多不能超过5个。
　　6、启动　在起跑格及维修站，可用临时的辅助设备启动赛车发动机。
　　7、限速器　安装限速器的目的是为了保证赛车能安全进入维修站，在维修站里不会超速。
　　转向
　　转向轮不准超过两个；允许使用助力转向，但不能附带除减轻疲劳以外的任何动能。如果使用电子助力转向系统，其输入只能是转向力矩、转向角度及赛车速度。
　　车轮
　　车轮数固定为4个；后轮最宽380mm，最窄365mm；前轮最宽355mm，最窄305mm；车轮最大直径为660mm；轮圈直径为330mm(允许误差±2.5mm)。
　　驾驶舱
　　车手进入或从驾驶舱出来时，除了可以摘下方向盘或拿下驾驶舱填充物外，不必打开任何车门或去掉车身上任何部分。当车手坐在驾驶位置时，必须面朝前方。
　　当系紧安全带并穿戴整齐的车手从驾驶舱出来时，他能够在5秒钟内摘掉方向盘并从中出来，然后在总共不超过10秒钟内再把方向盘装好。
　　车手能够通过操作方向盘下面的一个按钮，快速摘下或装上方向盘。
　　安全装备
　　1、灭火器　所有赛车必须安装灭火器。
　　2、主开关　当安全带收紧时，车手可以通过一个开关切断点火系统的电路及所有油路，此开关即为主开关。
　　3、后视镜　所有赛车必须至少安装两个后视镜，以便车手能观察到两侧及后面的情况。镜子的反光面必须至少12cm宽，5cm高，另外有半径不大于1cm的镜角。
　　要想在一级方程式比赛中获胜，除了车手这个因素外，一辆优秀的赛车是必不可少的。目前FIA规定F1赛车所用的引擎排气量不得超3000cc，汽缸数不得超过10个，每缸气门最多为5个。之前FIA对汽缸数的限制为12缸，但11支参赛车队清一色使用V10引擎，为了顺应这股潮流，赛会特别重新公布了此项新规定。V10引擎的好处在于重量轻及动力输出稳定，当然油耗比V12低也是一个关键。
　　一个赛车引擎由大约6000个零件组成，造价超过13万美元，而且每场比赛用过之后就必须更换。目前F1赛车引擎马力输出可超过800匹，安全转速更高达16000转。所用的燃料同样是以无铅汽油为基础，在油门全开的情况下，一部F1赛车的引擎每小时要耗掉60-70公升的汽油。
　　F1赛车的变速箱不得使用全自动排挡，挡位数限制在四挡及七挡之间，而且一定要有倒挡。目前，半自动的七挡变速系统是目前各大车队的不二选择，车手的换挡是利用方向盘上的控制杆来操作的；其他如马力数、扭力数、转速域等都没有设限。
　　F1赛车的车重规定连人带车及燃料总重不得低于600公斤，以可输出约800匹的马力来看，马力重量比约为1：0.75，800匹马力只需承载600公斤的重量，一匹马力只需负担0.75公斤，跑起来相当可怕。通常来说，F1赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒，由0加速到时速200再减速到0，所需的时间也只要12秒。时速300公里以上对F1赛车来说轻而易举，F1赛车在一些像Hockenheim和Monza的高速跑道，最高速度可达350公里。
　　这么轻的车子要在这么高的速度下<a href=/salon/DAIMLER/BENZ.shtml class=akey target=_blank>奔驰</a>，可想而知对车身的空气动力学的要求有多高，大型的尾翼及前鼻翼，提供了必需的下压力，以增加过弯速度及高速行驶的稳定性。刹车碟盘是由碳纤维制成，超高性能的刹车系统能让F1赛车在2.5秒内由时速240公里刹停，所需距离只要80米。
　　资料整理：本报记者　刘俊
　　F1轮胎大有学问
　　轮胎是赛车速度的来源，是强大能量与地面的媒介。如果赛车没有一套好的轮胎，就算拥有最强劲的引擎，技巧超一流的车手，也无法把能量转换成极速的，所以轮胎在F1赛事中是相当重要的一个环节。既然轮胎那么重要，就让我们来看看F1的轮胎有什么惊人的地方。
　　干胎
　　F1规定干胎直径必须在660厘米以内，宽度则在350厘米以内，同时胎面上要有四条对称纵向深2.5厘米的沟纹，从轮胎中心向外排列，每条沟纹之间必须距离50厘米，是FIA为了降低F1越来越快的过弯速度而制定的新规格，以降低意外发生后造成重大伤亡的机会。
　　全雨胎
　　全雨胎是另一种完全不同的轮胎，它的功能就是要把下雨时地面上的水迅速排走，好让轮胎的胎块可以接触到地面，所以假如地面上的水分太多，胎块无法接触到地面就会失去抓地力而打滑。原来FIA的规定是一场比赛可以使用三种不同胎质的雨胎，其中包括半雨胎及两种不同胎质的全雨胎，但自今年起，一场比赛只可以使用一种胎质的雨胎。
　　半雨胎
　　在毛毛雨的天气情况下，赛道可能还没有湿滑到必须使用全雨胎时，就是半雨胎的使用时机。半雨胎虽然有明确的使用时机，但可操作范围非常广泛，也就是说半雨胎必须适应某种干地及湿地的使用状况，在越来越干的赛道上，半雨胎必须快速持续地排除剩余的水分，因此半雨胎的胎纹比较浅。
　　7秒极速换胎
　　F1在决赛过程中必须视轮胎的磨耗及油耗的状态进入维修站换胎和加油，被称为PitStop。通常需要21个人来共同完成，F1车队的维修工作人员通常花6到12秒来为赛车加油及换胎。按照现今F1车队的水准来说，通过团队的合作可在7秒内完成对一辆F1赛车的换胎并加满六十公升的汽油。具体时间安排如下：
　　0.0s：车停住，开始计时
　　0.2s：高动力气扳手套上车轮中心螺母
　　1.0s：液压千斤顶支起车前部，人力千斤顶支起后部
　　1.5s：加油喉与油箱嘴吻合，红灯在加油手头盔内亮起，显示油量速度每秒12升
　　2.5s：车轮被拆下
　　3.5s：<a href=http://auto.sina.com.cn/z/guochanche/index.shtml class=akey target=_blank>新车</a>轮装上，中心螺母固定
　　3.8s：放下千斤顶
　　4.3s：工作人员示意车手挂1挡
　　7.0s：加油手面罩内绿灯亮起，加油喉脱离
　　7.3s：工作人员示意赛车离站
　　其它配件更换时间：
　　安装一个新的方向盘：2.0s
　　更换一个轮胎：3.0s
　　更换一个车鼻(车前翼)：11.0s
　　F1引擎一场比赛即报废
　　在一级方程式三大原理中，引擎至关重要，常听人说，重火力的车队在高速跑道表现好。像麦拉伦、<a href=/salon/FIAT/FERRARI.shtml class=akey target=_blank>法拉利</a>、<a href=/salon/HONDA/HONDA.shtml class=akey target=_blank>本田</a>便是例子。那么一级方程式的引擎到底是怎样的呢？目前的一级方程式赛车都使用V型10汽缸的布局。作为引擎的平衡来说，12汽缸的引擎比10汽缸的要好。但是12汽缸的引擎过长而且过重，所以各车队都使用10缸引擎。
　　一级方程式赛车要求引擎排气量在3000cc以内，所以每缸的排气量约300cc。一级方程式赛车引擎的每缸排气量比一般汽车中2000cc六缸引擎的每缸排气量要小，而重量和一般汽车中1600cc四缸引擎差不多都在120公斤左右。但是普通汽车中超级跑车的引擎最高转速一般都不会超过8000转，而一级方程式赛车引擎的转速在16000转左右。为什么一级方程式赛车的引擎能达到如此高的转速呢？原因在于采用了被称为“气动阀门”的阀门系统技术。该系统用在压缩机内被加压的空气代替金属的阀门弹簧，由此而实现高转速下不会发生阀门松动。
　　一级方程式赛车引擎的损坏大体上可以分为2种情况。第一，某一部分的材料受力超过了它所能够承受的界限。第二，某一部分的材料在长时间的磨损下，寿命到期。一级方程式引擎设计的目的是获得比赛的胜利，在比赛的300公里内发挥出它的最高性能。所以，为了发挥它的最高性能，在设计时就很容易造成它的部分材料超过受力极限。同时，为了减轻引擎的重量，在很多地方使用的材料就要尽可能的薄。
　　还有一点，就是引擎的使用方法不同。一级方程式引擎使用状态和一般引擎不同，几乎一直处于全开的状态，而一般汽车引擎处于这种状态的时间很短，这也是一级方程式引擎易损的原因。一级方程式大赛的竞争是极其激烈的。对于技术人员来说，考虑的只是高性能。如果一个车队在比赛中未能获胜，原因只有两个，一是设计时过分考虑引擎耐力，使得动力性能下降，二是过分考虑了动力性能，使得引擎在比赛中损坏。获得胜利的引擎是在动力性能和耐久力之间找到了最佳平衡的引擎。
　　F1赛车成本一览(单位：欧元)
　　
　　1　刹车盘(仅用1次比赛)　　　5400
　　2　轮胎保险　　　　　 770
　　3　刹车片(仅用1次比赛)　　　3100
　　4　避振器　　　　　　 5100
　　5　数据传输系统　　　　 122700
　　6　方向盘(估计)　　　　　 76700
　　7　座椅(为车手定做)　　　　3800
　　8　全车广告胶纸　　　 　1500
　　9　轮圈(仅用5次比赛)　　　 4600
　　10　排气系统(仅用1次比赛)　9200
　　11　尾翼　　　　　 　23000
　　12　发动机(仅用1次比赛)　　　276000
　　13　悬挂系统(仅用3次比赛)　　　11500
　　14　轮胎(每次比赛使用8套轮胎)　　73600
　　15　齿轮副(仅用1次比赛)　　　15300
　　16　油箱　　　　　　15300
　　17　车舱　　　　　　138000
　　18　车身　　　　　　30700
　　19　变速箱(仅用1次比赛)　　　99700
　　20　踏板(整套)　　　　　1500
　　21　转向装置　　　　　9200
　　22　灭火装置　　　　　6100
　　23　制动器　　　　　　30700
　　24　前鼻总成　　　　　7700
　　25　底板(包括所有固定装置)　　1300
　　26　全车线路　　　　　16900