F1高科技：從死神手中搶回車手

邱林

保護(hù)車手免遭撞擊的Halo系統(tǒng)

有效保護(hù)車手的HANS

匯集大量高科技的F1賽車

2020年11月29日，全世界的F1（一級(jí)方程式賽車）愛好者目睹了驚心動(dòng)魄的一幕：在F1巴林站大獎(jiǎng)賽上發(fā)生一起嚴(yán)重事故，欲超越前方對(duì)手的哈斯車隊(duì)車手羅曼·格羅斯讓，與紅牛二隊(duì)的丹尼爾·科維亞特發(fā)生碰撞。格羅斯讓的賽車在3號(hào)彎道失控，高速撞擊鋼質(zhì)防護(hù)欄后斷成兩截，噴灑而出的燃油頓時(shí)燃起熊熊火焰。

就在全球車迷發(fā)出驚呼，并為格羅斯讓的安危擔(dān)憂時(shí)，格羅斯讓在28秒后從燃燒著的賽車殘骸中跳了出來。經(jīng)過檢查，他除了雙手被輕微灼傷以外，并無大礙。

英國(guó)《每日電訊報(bào)》指出，“全球最先進(jìn)的車輛安全科技，化解了全球最危險(xiǎn)的車輛撞擊”。

驚心動(dòng)魄的28秒

賽車的碳纖維安全駕駛艙在第一時(shí)間救了格羅斯讓的命。如果沒有這項(xiàng)安全裝置，那么他的腿部和軀干在猛烈的撞擊下無法得到保護(hù)。

事實(shí)上，碳纖維技術(shù)是制造F1賽車的最重要的技術(shù)之一，所有車隊(duì)的賽車都是用碳纖維材料制成的，而且這種材料在不斷更新?lián)Q代。碳纖維材料重量極輕，強(qiáng)度極大，能保證車體在高速行駛時(shí)不散架。使用碳纖維材料制造賽車，車身的制造工序必須全部由手工完成，工程師要確保在制造過程中不會(huì)混入異物，從而消除安全隱患。

隨著防護(hù)欄擋住賽車，車速驟減，猛烈撕扯著格羅斯讓的身體。格羅斯讓受到高達(dá)53個(gè)g的“減速度”沖擊，其頭部劇烈甩動(dòng)，頸部過度拉伸，可能導(dǎo)致顱骨骨折、脖子折斷！此時(shí)，一個(gè)救生系統(tǒng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用——頭頸支撐系統(tǒng)（HANS）。該系統(tǒng)的凱芙拉繩索將格羅斯讓的頭盔牢牢固定在頭枕上，以防止甩動(dòng)。

HANS的全稱是頭頸部支撐系統(tǒng)（Head And Neck Support System），這套系統(tǒng)配合6點(diǎn)式安全帶一起使用，可以有效保護(hù)車手，使其脊柱不會(huì)因受到?jīng)_撞而折斷。

HANS不斷得到發(fā)展，其蘊(yùn)含的新技術(shù)可以確保車手在發(fā)生撞擊事故后的安全。F1賽車之所以引進(jìn)該系統(tǒng)，正是因?yàn)橐黄饝K痛的事故：1994年，車手塞納因?yàn)檐囕v撞擊而身亡，主要原因就是其脊柱沒有得到有效的保護(hù)。事后，F(xiàn)1賽事組織方提高了對(duì)安全性的要求，將“強(qiáng)制使用HANS”寫進(jìn)了F1的規(guī)則中。自此，F(xiàn)1賽車的安全性大大提升。

當(dāng)死神第三次將手伸向格羅斯讓時(shí)，2018年剛剛引入F1賽車的高科技系統(tǒng)——Halo發(fā)揮了作用。它是一款鈦合金裝備，能夠保護(hù)車手的頭部免受飛行雜物或撞擊物的傷害。事后人們通過慢鏡頭觀察到，防護(hù)欄斷裂，一大片金屬片飛向格羅斯讓的頭部。Halo將這片金屬?gòu)楋w，沒有讓它傷到格羅斯讓。

格羅斯讓和他的賽車?yán)^續(xù)沖向防護(hù)欄，撞擊事故中最嚴(yán)重的階段開始了——賽車前半部嵌入防護(hù)欄繼續(xù)減速，而賽車的后半部仍試圖以每小時(shí)超過160公里的速度向前推進(jìn)。在這場(chǎng)不到0.8秒的“拉鋸戰(zhàn)”之后，緊挨著安全艙的后半部車身斷裂，油箱剛好處于斷開的部位。于是，巨大的火球瞬間照亮了全球數(shù)百萬個(gè)電視機(jī)屏幕。這是死神的最后一擊——高溫灼燒。F1賽車的又一個(gè)“保命裝備”開始發(fā)威——Nomex賽車服。

Nomex是耐熱耐火比賽服的著名品牌。該廠商生產(chǎn)的復(fù)合纖維賽車服，可以保證車手的全身能夠抵擋700攝氏度的高溫，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12—30秒，車手的手套和頭盔內(nèi)襯也用相同的材料制成。格羅斯讓的撞車事故發(fā)生在賽事的第一圈，醫(yī)療車只用了11秒就到了現(xiàn)場(chǎng)。但醫(yī)護(hù)人員一時(shí)間難以確定格羅斯讓在火堆中的位置，也難以馬上接近他。格羅斯讓必須自己解開安全帶并從火堆中跳出來。在Nomex賽車服的保護(hù)下，他沒有受到高溫灼燒的嚴(yán)重傷害，最終成功脫險(xiǎn)。

高科技：風(fēng)馳電掣的基礎(chǔ)

除了安全技術(shù)，F(xiàn)1賽車還蘊(yùn)含著許多高科技，以實(shí)現(xiàn)其風(fēng)馳電掣般的速度。

首先是發(fā)動(dòng)機(jī)。作為一款專跑賽道的車輛，F(xiàn)1賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)自然與眾不同。其排量都在3000毫升以上，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到1.9萬轉(zhuǎn)/分鐘。這些強(qiáng)悍無比的數(shù)據(jù)在普通轎車上是不可想象的——轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速一般不超過8000轉(zhuǎn)/分鐘。F1賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)為它帶來的是恐怖的起步速度、加速度以及耗油量。家用轎車的百公里耗油量約為10升，而F1賽車的百公里耗油量達(dá)到70升。

其次是空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)，它在F1賽車的設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。從20世紀(jì)60年代到今天，F(xiàn)1賽車的鼻翼和尾翼的改進(jìn)一刻也不曾停止，從而確保賽車能夠在賽道上又快又穩(wěn)地前進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)超車。

最后是遙感系統(tǒng)。它可以遠(yuǎn)程傳遞信息，在車隊(duì)和車手之間建立聯(lián)系。車隊(duì)可以通過遙感系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行分析，隨時(shí)監(jiān)控車輛的狀況，從而給予車手更多的幫助;高速移動(dòng)中的車手能夠?qū)崟r(shí)接收比賽方針、改變比賽策略、控制油耗以及輪胎磨損等。同時(shí)，F(xiàn)1賽事組織方要隨時(shí)監(jiān)測(cè)所有賽車的數(shù)據(jù)，以防作弊。因此，遙感系統(tǒng)對(duì)于每支車隊(duì)來說都是重中之重，不僅要不斷進(jìn)行改進(jìn)，還要在每次比賽前反復(fù)進(jìn)行調(diào)試。

在整個(gè)遙感系統(tǒng)中，油量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是新的發(fā)展重點(diǎn)。F1賽事取消了進(jìn)站加油這一程序，以增強(qiáng)比賽的連續(xù)性和觀賞性。因此，車輛滿油起步所造成的輪胎磨損，以及燃油量實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)成為車隊(duì)工程師和車手都關(guān)心的大事。

燃油機(jī)動(dòng)車新技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)

也許有人會(huì)說，F(xiàn)1賽車發(fā)展這些“燒錢”的高科技，除了制造緊張刺激的比賽去取悅觀眾以外，似乎沒有多少實(shí)用價(jià)值。其實(shí)不然。F1賽場(chǎng)可以看作燃油機(jī)動(dòng)車新技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)。許多新技術(shù)在F1賽車上試用后，經(jīng)過有效轉(zhuǎn)化，可以作為民用機(jī)動(dòng)車技術(shù)加以推廣。

首先是渦輪增壓技術(shù)。該技術(shù)首次被大眾廣泛認(rèn)知，是在1977年的F1英國(guó)銀石賽道上。當(dāng)時(shí)雷諾車隊(duì)的RS01型賽車裝備了全球首臺(tái)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在事先沒有公布具體動(dòng)力數(shù)據(jù)的情況下，賽車在直線賽道上用足以“碾軋”任何對(duì)手的速度優(yōu)勢(shì)震撼了全世界的車迷。同年，瑞典薩博公司將這項(xiàng)新技術(shù)迅速引入民用燃油車領(lǐng)域。

其次是換擋撥片。它的誕生是因?yàn)镕1賽車的駕駛艙比較狹窄，傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱無法裝入，工程師們只能無奈地把換擋功能集成在方向盤上，即換檔撥片。這種設(shè)計(jì)可以使車手有更大的視覺空間去關(guān)注賽道。于是，高性能民用車輛迅速吸納了這一新技術(shù)。

再次是大型尾翼。1968年，F(xiàn)1蓮花車隊(duì)的49B型賽車首次加裝了大型尾翼，用于制造“下壓力”，增強(qiáng)車身在高速行駛中的穩(wěn)定性。5年后的1973年，保時(shí)捷公司的911卡雷拉RS型跑車，成為全球第一款加裝下壓式大型尾翼的民用燃油機(jī)動(dòng)車。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com