F1赛车为什么能跑得快,背后有什么黑科技?

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 F1赛场内的每一台赛车, 都拥有一台超级发动机。目前,国际汽联规定F1赛车发动机的排量上限为3000cc,所以各车队就将赛车发动机的排量定为3000cc。

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一部F1赛车的发动机大约有900个运动部件,其最高转速可以突破19000转/分,而普通轿车发动机的最高转速通常不会超过8000转/分。当F1赛车的发动机以最高速运转时,火花塞每秒点火150次,活塞往复循环300次,其加速度更高达8500G。如今F1赛场上功率最大的发动机已经突破900马力,约是民用1600cc排量发动机功率的10倍,是民用3000cc排量发动机的4倍。其质量却不会超过100kg,而普通的1600cc发动机的质量都要超过120kg。  

F1赛车的发动机不但质量轻,尺寸同样精巧,以至于让人很难相信赛车的澎湃动力是来源于这样的“瘦小身躯”,而小巧的发动机无疑会对提升整部赛车的空气动力学特性十分有利。F1赛车的发动机普遍采用V10结构,每个汽缸为4气门结构,这种结构目前在普通发动机上也被广泛采用。F1的发动机属于短冲程发动机,其活塞的直径都要大于其行程。此外F1赛车的发动机还应用了许多在普通发动机上见不到的技术与构造,比如气动气门,即用压缩机空气代替普通发动机上的金属气门弹簧。因为只有这样的设计,才能保证在发动机的超高速转动下,气门不至于脱落。  

F1赛车发动机的马力惊人,“胃口”也同样惊人,其油耗约为每百公里70升左右,几乎是普通轿车的7倍,不过其寿命却十分短暂。(Bee)


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F1赛车跑得这么快的原因很大程度上来自于它的空气动力结构。F1空气动力学原理与飞机相反,飞机利用气流产生双翼升力。F1赛车使用气流来压下车身以产生向下压力。气压越低,轮胎的抓地力就越大。设计F1赛车的问题是如何在不增加空气阻力的情况下产生下行压力。

在一个重要设备的帮助下,风洞。简单地说,风洞实验可以模拟赛车在比赛中气流的影响,包括前鼻和底盘与道路之间的距离的频繁变化。几年前,国际汽联已允许F1的比赛车全尺寸风洞或特殊轨道上开始执行空气动力学测试,测试时间没有限制。在此期间,拥有风洞的团队通常每天24小时进行测试,风速高达350公里/小时。

但风洞测试的成本太高,只有法拉利这样的大型车队才能负担得起,而其他小型车队根本无法承受高昂的测试成本,这导致有钱进行风洞测试的大型车队的平均圈速可以比小型车队快3到4秒,这就减少了比赛的观赏性。因此,在2007年,国际汽联首次修订了赛车风洞测试的竞赛规则,禁止进行全尺寸的风洞测试。结果表明,模型的风振试验按比例减小。

但不同之处在于F1型轿车制动盘和制动盘均采用碳纤维制成,制动盘直径278 mm,厚度28 mm,可达900°以上。在像新加坡这样的夜战中,很容易看到一个红色的刹车盘在疾驰。因此F1团队将对这些制造商定制制动器系统提出具体要求。F1制动系统所采用的材料和精密加工技术在性能和成本上远远高于民用车辆。



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F1赛车需要下压力大小主要与发动机或者说动力单元的扭矩大小有关,扭矩越大需要下压力越大。在F1赛车禁止使用涡轮增压发动机的时代,无论是V12、V10、V8自吸机扭矩都不大,那时的F1赛车属于低下压力赛车。而改用1.6T混合动力后,由于扭矩大幅提升,需要很大下压力。1.6T混合动力单元综合总功率比2.4L/V8低,但是增大下压力和加宽轮胎后,几乎所有赛道的最快圈速都被打破了。一般高速赛道下压力调校稍微小一点,以提升直路加速性能。而曲折多弯赛道,下压力调校稍微大点,提升过弯速度,当然牺牲一定直路加速性能。空气动力学套件产生下压力是有代价的,会增大阻力,就会影响大直路的尾速。究竟如何调校,需要工程师和车手配合在赛道测试,不断调整,力求找到下压力与阻力的平衡点。


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