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　　图片上不来
　　图文详解F1赛车
　　空气动力学是流体力学的一个分支，是研究空气或其他气体的运动规律，空气或其他气体与飞行器或其他物体发生相对运动时的相互作用和伴随发生的物理化学变化的学科。它是在流体力学基础上随航空航天技术的发展而形成的一门学科。
　　空气动力学的研究内容根据空气与物体的相对速度是否小于约100米／秒(即时速360公里/小时，注，也有根据时速400公里为界来划分的)， 可分为低速空气动力学和高速空气动力学，前者主要研究不可压缩流动，后者研究可压缩流动。F1赛车的研究的内容便属于前者。此外，根据是否忽略粘性，还可分为理想空气动力学和粘性空气动力学。
　　F1空气动力学研究的目的与核心手段
　　在F1中，空气动力学研究的核心目的是在保证赛车获得足够下压力的情况下拥有最小的空气阻力，以提高赛车的速度和高速行驶的稳定性，所有为空气动力学服务的部件被称为空气动力学套件。
　　据专家统计，目前F1车队在空气动力学上的花费已占到其整个车队年度预算的15%，是仅次于发动机研发的第二大支出项目。在这一笔巨大花费中，其中相当部分投资于风洞建造和测试。风洞 (Wind Tunnel)是一个大型隧道或管道，在管道的中间，安装有一台巨型电扇，它可产生强劲的力流，经格栅等装置整理减少涡流后送入实验段，吹动放置在其中的实验模型。
　　现代风洞的主要作用是将赛车模型放在内部的钢铁传送带上模拟赛车在路面上的各种情况。 在风洞试验中，巨大碳纤维风扇极限转速可以达到600转/分，驱动引擎的峰值功率更可达到让人咋舌的4000匹马力。如此强大的动力可以在30秒内将静止的空气加速到300公里/小时，此时托起赛车模型的传送带则模拟赛车在比赛中的各种路况和车身姿态，最大限度保证模拟的真实性和有效性。通过对采集到的数据进行综合分析，可以准确地检测到赛车在路面上受到各种因素干扰时的状况。这种模拟可以将赛车空气动力学部件的精度提高30%。如今，领先的F1车队都不惜巨资(一套现代化的F1风洞造价高达4500万美元以上)，建设自己专属的风洞，以便及时和准确地研究赛车的气动效果，改进赛车的气动套件，获得克敌制胜的杀手锏。
　　F1空气动力学研究最核心的三个方面
　　在空气动力学实验中，工程师们最关注的主要是三个方面的内容：下压力、阻力和灵敏性(敏感度)。巨大的下压力可以提高赛车的过弯极限，但是在理想状态下，下压力的增加不应当带来赛车阻力的增加，但是不可避免的却会牺牲赛车的部分极速。赛车的空气动力学灵敏性(敏感度)则是指赛车的状态性能对于空气动力学环境改变时自身变化的强弱，例如由不平整的赛道路面带来的赛车翼片以及底盘和路面距离之间的频繁变化时，赛车性能所受到的干预强弱。
　　F1空气动力学逆流而上
　　每个赛季，国际汽联都会对空气动力学规则做出修改。2004年，赛车的尾翼被减至两片，2005年，前翼高度抬高5厘米，首次限制扩散器高度；2006年，FIA又要求前轮轴心之后330毫米以内，参考面30毫米以上的区域不得安装任何空气动力学套件。虽然FIA不断为技术发展设置障碍，但是F1赛车速度的提高从来就没有停止过，这正是空气动力学的研究价值。

　　各车队风洞信息
　　各车队风洞照片

　　一、轮胎简介

　　轮胎是负责将引擎动力作用到路面的直接介质，因此如果赛车缺乏性能优越的轮胎，动力再强也无法转化为速度。也正是因为这个原因，轮胎与底盘、空气动力学和引擎并称为决定赛车性能的四大因素。轮胎的发展早在F1诞生之前，但是在陆地上，没有任何车辆对轮胎性能的要求像F1这样苛刻，F1轮胎科学也因此变得高深莫测。
　　二、轮胎分类及其学问(含相关技术规则)
　　1) 干地胎
　　a. 尺寸
　　米其林的干燥赛道一级方程式赛车轮胎的直径为660毫米，宽度为380毫米(前轮355毫米)。按照规则的要求，轮胎胎面上需要有四条纵向的凹槽。这四条凹槽的深度最少为2.5毫米，对称分布在胎面上，凹槽中心线之间的距离为50毫米。
　　b. 性能
　　带有凹槽的干地胎性能关键在于其尺寸、配方、构造、赛道情况以及底盘等多方面因素的相互作用…… 在整个赛季中的19场比赛中，这些因素不断地发生变化。 每个车队可以在星期五的自由练习中使用两套不同配方的轮胎。然后，车手要在这两套轮胎中选择一套在排位赛和正式比赛中使用。修订后的2005赛季比赛规则要求车手在排位赛和正式比赛中使用相同的四条轮胎。因此，对一套F1赛车轮胎的里程寿命的要求是超过300公里(大约185英里)。
　　c. 配方
　　根据每一个赛道的特点，轮胎的配方可能会比较软或者比较硬。每场比赛所使用的轮胎成分差别很大。而随着赛季的推进，轮胎的制造工艺也在发生着细微的变化。
　　轮胎的外框是尼龙和聚酯纤维的复杂编织物。它必须能够提供极大的硬度，才能经受住巨大的空气动力学负荷(在250km/h时超过一吨的下压力)、极大的纵向(5g)和横向(4g)拉力，以及时常发生的赛道边缘的撞击。
　　d. 温度
　　一条一级方程式赛车轮胎在接近100摄氏度使用温度的时候能达到最佳性能。在理论上，热度应该平均地分布在胎肩、中央和胎面里。而且，分布在底盘前后左右的温度也应该是平均的。如果后部过热，赛车就有可能会对方向盘的动作反映过度。如果前轮过热，赛车对方向盘的动作反应将变得迟缓。
　　e. 规则
　　在每个比赛周末中，车手只能使用16条轮胎，即四套类型相同的轮胎。
　　2) 雨胎 — 劈开路面的积水
　　对于米其林来说，跟上湿地胎的发展趋势是很重要的。有时候，车手们不得不依靠一些人工手段—例如使用带有排水管的车辆等方法—才能测试最新开发出来的技术。
　　a. 定义
　　雨天赛车轮胎必须要能够排开进入到轮胎的接地面和赛道之间的积水。如果雨水太多，轮胎则可能因完全失去抓地力而打滑。在2005赛季中，规则允许车队在每站比赛中使用一种湿地胎和一种“最大湿度”的超湿地胎。只有当赛事总监宣布赛道比赛条件为湿地时，车手们才能够使用湿地胎。只有当赛事总监宣布天气条件明显恶化时，才能够使用“最大湿度”的超湿地胎。
　　b. 规则
　　在每站比赛之前，车队必须向一级方程式赛事的主管机构国际汽联(FIA)的技术总监提交将要使用的赛车轮胎的全部技术图纸。每位车手在每个比赛周末中只能使用28条雨胎——16条湿地胎和12条“最大湿度”的湿地胎。
　　c. 排水系统
　　一条雨胎在每秒能排出数十升的积水。因为在潮湿的路面上比赛时，赛道的表面温度较低，所以雨胎的使用温度必须低于在干燥赛道比赛所使用的轮胎—通常是30摄氏度到50摄氏度。为了增加赛车底盘的离地距离，它比干地胎的直径稍宽。
　　三、与轮胎相关的数据
　　10公斤
　　一条前轮轮胎的重量。
　　12公斤
　　一条后轮轮胎的重量。
　　1.2/1.3巴
　　为了提高抓地力，F1轮胎充气气压相对较低，以便让轮胎表面与赛道有最大的接触面积。
　　150
　　在制造一条F1轮胎时需要使用150种不同的原料，其中包括橡胶(天然橡胶和合成橡胶)、苯乙烯丁酸(用于提高抓地力)以及聚丁烯(用于提高耐久性)。除此之外，一条轮胎中还包含例如尼龙或者涤纶等织物纤维、树脂、硫磺、蜡、石油等原料。
　　100摄氏度
　　当胎面温度达到90到110摄氏度之间时，干地胎的行驶性能达到最佳状态。
　　30摄氏度
　　在潮湿的环境中，赛道表面的温度降低，所以与干地胎相比，湿地胎需要在较低的温度下运转，通常是30到50摄氏度。
　　30,000
　　米其林在2004年制造的F1轮胎数量。
　　250
　　我们已经评估过的不同开发方案的数量。
　　100,000
　　在一年的试车过程中，米其林测试轮胎的里程数。
　　150,000
　　在一站一级方程式大奖赛中，一条轮胎旋转的圈数。在最高时速时可达到每秒50圈。
　　25吨
　　到欧洲以外进行比赛时，米其林运输车中所装载的轮胎以及相关设备的总重量。
　　36升
　　当赛车以每小时160公里的速度行驶时，一条前轮湿地胎(宽度为270毫米)将在每一秒钟里排出36升雨水。
　　45升
　　当赛车以每小时200公里的速度行驶时，一条前轮湿地胎(宽度为270毫米)将在每一秒钟里排出45升雨水。
　　4G
　　在巴塞罗那这样的赛道上，轮胎所承受的横向重力加速度为4个G(相当于四倍的地心重力加速度)，在赛车制动时为4.5个G。这种状态下，车手头部所承受的重量为正常情况下的4倍。
　　1.2吨
　　在快速转弯的时候，轮胎能够产生超过1吨的横向拉力，以克服转弯的离心力。
　　600公斤
　　根据不同的赛车调校，在赛车本身重量以及空气动力学组件所产生的下压力的共同作用下，每条轮胎所承受的压力可能会高达600公斤或更高。
　　300公里
　　在新的规则下，一条轮胎必须能够确保行驶300公里的里程。
　　0.002秒
　　当赛车以每小时300公里的速度飞驰时，橡胶分子每0.02秒会与赛道表面接触0.002秒。
　　F1轮胎厂商介绍
　　目前为F1提供轮胎的厂商一共有两家：米其林和普利司通，米其林供应的车队有：本田、雷诺、迈凯轮、宝马-索伯、红牛车队和红牛二队；普利司通供应的车队有：法拉利、威廉姆斯、米德兰、丰田和超级亚久里，基本持平。
　　米其林和普利司通采用的两种完全不同的轮胎哲学，普利司通的特点是：胎臂坚固胎面软，因此轮胎在行进的过程中，胎面的变形程度大，产生的热量多；而米其林的胎面则非常坚实。从新赛季的比赛来看，尽管恢复使用换胎制度，但是米其林仍像上赛季一样明显占据上风，普利司通最大的弱点是在低温环境下，进入状态晚，缺乏抓地力。

　　各种类型轮胎信息

　　各种类型轮胎照片

　　底盘简介
　　在普通的汽车教科书中，关于车辆的底盘是这样定义的。底盘是用于支承、安装发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶的整体。它由传动机构、行驶机构、转向机构和制动机构四部分组成。也就是说除了引擎、轮胎和车身外壳，几乎全部被纳入底盘的范畴。
　　既然是对所有车辆的广泛定义，那么也同样适用于F1赛车；但是在F1中，我们通常所说的底盘主要指单体壳和传动行驶机构，在2006版F1技术规则中，对底盘的参数做了严格的定义和限制，详细细节请见F1底盘规则。
　　根据国际汽联运动第20条规定，车队冠军(制造商冠军)只颁发给底盘制造商。这足见底盘制造在F1中的重要地位，一支F1车队可以使用购买的引擎和轮胎，但是要成为合法的注册车队，必须具备自己生产制造底盘的能力。F1现役的车队总共有11支，也就意味着有11支底盘制造商，分别是：雷诺、迈凯轮、法拉利、丰田、本田、宝马-索伯、威廉姆斯、红牛、红牛二队、米德兰和超级亚久里。
　　F1底盘规则
　　F1技术规则关于底盘的限制主要包含：制造材料、尺寸定义和安全测试指标。其中制造材料统一采用碳纤维复合材料，而在后两方面的限制则较为具体，下面我们将分开阐述。
　　一、尺寸限制
　　F1技术规则要求，车身总宽最大不得超过1800毫米，长度不设限制；车身总高(不含摄像头)不得超过950毫米，左右轮中心线之间的宽度不得超过1400毫米。尾翼总宽度不得超过1米。前轮轴心到前翼最前沿的距离不得超过1200毫米，后轮轴线到尾翼最后沿不得大于500毫米，尾翼总高度不得超过800毫米。
　　各车队底盘信息

　　各车队赛车照片

　　二、安全测试
　　安全测试主要针对驾驶仓以及车头和车尾，其中对驾驶仓的安全撞击测试最为严格，要求座舱侧面必须能承受直径为300毫米，质量为780公斤的钢片以10米/秒的速度以90度的夹角撞击。总质量为780KG的单体壳与支架捆绑，以14米/秒的速度垂直撞向水泥墙时，必须能保证驾驶仓完好无损。

　　安全测试示意图

　　引擎

　　引擎是F1赛车最核心、最昂贵、最机密和最复杂的构成部分。国际汽联为了节约开支、降低动力输出和提高安全，从2006赛季开始改用2.4升V8引擎，不过对于那些没有经济实力，及时过渡的车队，可以继续沿用两年的3.0升V10引擎，但是为了确保竞争公平，必须接受对转速和进气量的限制。
　　在3.0升V10时代，引擎的最大转速已接近20000转/分，最大功率更是达到了令人汗颜的1000匹(本田在中国站使用的RA005E)。改用2.4升V8后，长度缩短了大约10厘米，动力输出降低20％(初期)，油耗降低15％，散热要求也跟着下降。在初期，V8引擎的最大功率在700匹左右(不同厂商的产品有所不同)，最高转速在19000转以上，考斯沃斯的CA2006-V8引擎，已经在台架和赛道测试中双双超过20000转/分。

　　第五章: 引擎
　　2.4升V8引擎规则
　　5.1 引擎规格:
　　5.1.1 只允许使用四冲程往复式活塞引擎
　　5.1.2 引擎排量不能大于2.4升
　　5.1.3 禁止使用增压器(废气增压和涡轮增压)
　　5.1.4 必须采用90度V型夹角的8缸引擎，每个气缸必须是常规的圆形。
　　5.1.5 每个气缸必须使用两个进气阀和两个排气阀，只允许使用往复式的阀门。
　　5.2 引擎二选其一:
　　该规则只适用于2006年和2007年，国际汽联保留任何车队使用2005款引擎的权利，但必须接受国际汽联的最高转速限制。
　　5.4 引擎尺寸:
　　5.4.1 气缸内径不得超过98mm
　　5.4.2 气缸间距必须保持在106.5mm (+/- 0.2mm)
　　5.4.3 曲轴中心线不得低于参考面58毫米
　　5.5 质量和重心:
　　5.5.1 引擎的最小质量不得低于95kg
　　5.5.2 引擎的重心不得低于参考面165mm
　　5.5.3 引擎的重心位置不得超过以引擎几何中心为圆心，半径为50毫米的圆周区域。
　　5.5.4 在满足规则的5.5条时，引擎需包含：进气系统、空虑、燃油油路、喷射系统、点火系统、发动机传感器、配线、发电机、冷却液泵和油泵。
　　5.5.5 在满足规则的5.5条时，引擎不得包含燃油、排气歧管、隔热板、油箱、蓄水系统、散热器和液压系统(比如：泵、蓄压罐、伺服阀、螺线管等)。除了用于引擎节流阀控制的伺服阀和激活装置，燃油泵和其他任何的部件不得在检测赛车时装配在引擎上。
　　5.6 可变几何系统:
　　5.6.1 禁止使用可变进气歧管；
　　5.6.2 禁止使用可变排气系统；
　　5.6.3 禁止使用可变气门正时和可变气门升程系统。
　　5.7 燃油系统
　　5.7.1 燃油喷射压力不得大于100巴，必须装备直接测试燃油喷射压力的传感器，这些数字必须向国际汽联数据自动测定提供。
　　5.7.2 每个气缸只允许使用一个燃油喷射器，必须直接喷入气缸顶部或者侧面
　　5.13 材料和制造(摘要):
　　5.13.1 除非在有特定说明，下列材料不允许在引擎的任何位置使用：
　　a) 镁合金
　　b) MMC(金属模板合成材料)
　　c) 金属复合材料
　　d) 铍、铱和铼等含有量超过50%的合金
　　5.13.2，如果覆盖材料的厚度不超过下层基础材料整个轴向切面厚度的25%，覆盖材料可自由使用。在所有的区域，覆盖材料的厚度不能超过0.8毫米。
　　5.14 材料和制造(细则):
　　5.14.1 活塞必须由铝合金制造，铝合金包括：硅铝合金、铜铝合金、锌铝合金和镁铝合金；
　　5.14.2 活塞销必须由基于铁的合金制造，并且必须由单片材料加工。
　　5.14.3 连杆必须用基于铁或者钛的合金制造，并且必须采用单片材料加工，不允许使用焊接和加入装配工序(不包括连杆头帽和末端衬套)
　　5.14.4 曲轴必须用基于铁的合金制造。前后主支撑轴之间，不允许使用焊接，材料密度不得超过19,000kg/m3。
　　5.14.5 凸轮轴必须用基于铁的合金制造。每一个凸轮轴和凸轮必须使用单片材料加工，前后主支撑轴之间，不允许使用焊接。
　　5.14.6 阀门必须用基于铁、镍、钴和钛的合金制成，气门杆中空冷却可使用钠、锂和类似材料。
　　5.14.7 往复运动和旋转部件:
　　a)任何往复和旋转部件，不得使用石墨、金属合成材料和陶瓷材料制造。注：该限制不适用于离合器和任何密封机构。
　　b) 轴承的滚动元件必须采用基于铁的合金制造。
　　c) 曲轴和凸轮轴之间的正时齿轮必须使用基于铁的合金制造。
　　5.14.8 静态部件:
　　a) 引擎曲轴箱和气缸盖必须采用铝合金浇铸或者锻造。整个部件或者部分区域，不允许使用合成材料或者金属模板复合材料。
　　b)任何位于引擎内部，主要功能或者次要功能旨在润滑或者冷却的金属机构，必须用基于铁的合金或者铝合金制造，铝合金包括：硅铝合金、铜铝合金、锌铝合金和镁铝合金。
　　c)所有的扣件必须用基于钴、铁和镍的合金制造。不允许使用合成材料。
　　d)阀座嵌入机构、阀门导轨和任何其他的轴承部件，可以采用金属渗透的预制成型技术与其他方法混合制造，但不能用于强化。

　　F1现役的引擎供应商有七个，分别是宝马(供应宝马车队)、奔驰(供应迈凯轮车队)、考斯沃斯(供应威廉姆斯和红牛二队)、法拉利(供应法拉利车队和红牛车队)、本田(供应本田车队和超级亚久里车队)、雷诺(供应雷诺车队)和丰田(供应丰田车队和米德兰车队)。
　　这七个引擎商的特点分别是：宝马以动力著称，但是在散热处理上没能达到一流水平；奔驰追求综合性能，但是可靠性差；考斯沃斯拥有丰富的V8发展经验，目前在引擎转速上领先对手；法拉利在V8初期活塞出现裂缝，动力提升受到限制；本田追求高转速高功率低质量，但是在FIA引入最低质量限制后，削弱了他的优势；雷诺引擎功率处于中流，但是综合性能和可靠性一流；丰田是新生代，很多方面处于摸索阶段。
　　各车队引擎照片
　　摩擦的科学
　　弯道科学
　　赛车尺寸
　　安全驾驶
　　保证行驶稳定性
　　和谐的技术
　　沉重的东西
　　下压力
　　变革之风
　　准备出发
　　车手的装备
　　灭火器
　　在车手的座椅中
　　一声令下
　　信号灯
　　高度注意
　　按正确的钮
　　正确的选择
　　适合驾驶
　　待在赛道上
　　F1旗语图文详解
　　信号实例
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