一级方程式赛车

admin2025-06-16 03:11:41世界杯比赛回放视频

1951年AlfaRomeo 159

2008年一级方程式赛车

雷诺车队的F1赛车

2008年澳大利亚大奖赛

加入了电脑虚拟广告板的F1转播画面

1999年Sauber C18车

主条目:F1赛事规则

比赛采用的赛车为单座四轮,敞开式座舱。这种没有车顶与车窗玻璃的车身有助于减少车身上半部重量,降低重心增加操控稳定,将车身尺寸减至最小,轮胎周围的叶子板(挡泥板)也不装设,有助于减少车身正前方迎风面积与车重,是完全不考虑街道实用性的前提下之赛车设计,有别于有车顶及较实用车身的GT(可开上街道去Grand tour)车或原型赛车。车手头顶上方为发动机进气口,两侧为水箱散热进气口。

虽然F1赛车车身使用许多大型扰流翼和小型扰流板来增加下压力而造成风阻系数(coefficient of drag)增加,但因为车身正前方迎风面积已尽量减至最小,所以风阻系数乘以车身正前方迎风面积的阻力面积仍能降低,同时又保有下压力强的操控稳定性。一般流线型的乘用车虽然风阻系数比F1赛车低,但因为迎风面积大上许多,阻力面积不见得较低(轿车的左右车外后视镜形状在左右上角显示天空的不必要部分,也常被切掉以减少迎风面积),而且缺乏F1赛车的大量扰流板提供大量下压力,车身重心也较高,所以无法做出F1赛车高达5G(该车辆静止时总重量的五倍)的过弯抗离心惯性(Lateral acceleration,俗称离心力),量产跑车过弯抗离心惯性有1G即算优秀,而一般轿车过弯有超过0.8G就算不错的表现。如果有足够的天花板空间,当超过某个时速时,F1赛车的下压力之大可以让F1赛车倒置在天花板上驾驶。

1980年代中期涡轮增压发动机的F1赛车就有1200匹马力,马力比后来的自然进气发动机的F1赛车高,在直线跑道加速更快,但现今F1赛车的优秀之处在于极高的过弯速度、强劲制动与摩擦阻力超过1的高抓地力轮胎。以1990年Tyrrell车队的Tyrrell 019这部对F1极具影响力的赛车而言,设计师Postlethwaite博士采用创新的高车头设计,让更多气流进入车底产生文氏管效应(Venturi)增加下压力(赛车界称为地面效应,Ground effect,让车底气流高速流过,使车底气压大幅低于车身上方气压而增加下压力,另一种产生地面效应的方法为路特斯车队曾使用的侧裙扰流板,减少车身侧面气流进入车底低气压区扰乱气流,让车底产生接近真空的低气压来增加下压力,但此方法被FIA禁用),也减少车头与前扰流板连接处的乱流,在1990年法国站练习赛创下超过时速300公里过弯的记录,达到4G的过弯抗离心惯性,成为后来各车队的设计范例与F1赛车首创的特色。1970年代末期F1赛车的最佳过弯表现约为时速240公里,2G;2010年在新规则限制下F1英国站比赛仍有车手过弯时达到5G,2017年澳大利亚站奔驰车队汉密尔顿则创下6.5G过弯的新纪录。

美国类似F1的Indycar赛车因为主要跑椭圆形倾斜跑道,利用路面朝圆心的倾斜角度抵销许多过弯离心惯性,形成仿佛连续不断的直线跑道,多数时间可以开到最高速,也没有左右弯道,需要的下压力较小,只在少数没有倾斜路面有左右弯道的比赛场地才采用高车鼻设计车头来增加下压力。1990年代中期F1车队后来为了因应 FIA新规则对性能造成的损失,F1赛车车身两侧水箱散热进气口下半部设计成圆弧内凹的形状让该部位气流流动比侧箱上半部快,让侧箱下半部气压变小也产生下压力,前悬挂与水箱散热口之间并增加破风板("barge board",最早的版本是在1985年由路特斯车队的工程师Gérard Ducarouge所发明的小型破风版,90年代中期McLaren车队使用大型的破风板让下压力明显增加)来使刚流过前扰流翼与前轮悬挂系统有些紊乱的气流变得整齐顺畅,可增加约15%的下压力,车尾底部加装可加快车底气流流动速度降低气压的气流扩散器(diffuser),过弯抗离心惯性进一步达到5G。2009年禁用大型破风板后,各车队都将车头设计抬高,让前悬挂支臂的乱流离车身下半部气流远一些。F1车手在一个半小时比赛中多次过弯与制动时身体常承受数倍体重的重力,却无法穿战机飞行员的抗重力服来让足够数量的血液在脑部停留或离开,所以F1车手平时就需要高强度的体能训练,才不会比赛到一半就过度疲倦而撞车,2001年美国CART赛车在德州的赛道上因弯道设有大倾斜角度可以高速过弯,让过弯离心惯性达到5.5G,多数车手难以承受而取消比赛。

F1的发动机与传动机械为了减轻重量提升加速性能常常得牺牲耐用度冒着发动机缩缸损坏的风险,甚至变速器也曾尝试使用碳纤维制造来减轻重量,完美的F1发动机是使用一至两场比赛后正好可以报废的设计,若太耐用就代表这发动机设计还有减重的空间,但近年来FIA已修改规定,提升F1发动机的耐用度。

车队与主办单位之间长年进行猫捉老鼠的游戏。随着汽车工业的不断发展以及为了提高赛车的安全性、比赛的观赏性,比赛规则与赛车的规格也不断地进行改变。例如在空气动力学套件和涡轮增压发动机问世后,比赛规则就加入了对以上两种技术的限制。此外对于电脑的使用,限制也是日益严格。因此就算某车队靠着科技进步取得优势,第二年主办单位就可能制订新规则以降低其影响力。同时其他车队也会透过抄袭或自行研发,取得类似的技术以抗衡。

虽然限制日益严苛,但F1并不因此而失去观赏性。因为观众想看的并不是某辆赛车一马当先,而是要看到车手之间的龙争虎斗。在每一辆车性能差异不大的前提下,正好能够比较出车手技术的优劣。赛车的速度受到严格限制,不但是为了增加竞技的趣味,也是为了降低车祸时的死亡率,藉以避免例如1994年巴西F1赛车选手艾尔顿·塞纳车祸致死的意外再度发生。

虽然赛车主办单位不断限制新科技的运用,但是比赛用的赛车仍然比任何的民用车辆更为先进。汽车工业利用赛车实验各种技术,这些发明与发现也经常用于改良量产的汽车。涡轮增压发动机的普及便是一个很好的例子。赛车运动对于汽车的安全也有正面影响。

2005年赛季F1规则有不少的变化,其中较大的变化包括一站比赛只准使用一套轮胎,与一台发动机必须使用两站比赛(在爆胎、爆缸或影响赛车安全行驶的情况下允许更换轮胎或发动机),与后定风翼向前移20cm以减少后扰流板透过拉长与车尾的距离产生力矩放大下压力(如2004年克莱斯勒概念车MEFour-Twelve的尾翼在时速300公里时可电动向后移动10公分,产生421公斤的下压力)等等。2006年赛季F1将再次进行规则大改动,包括发动机由已经使用多年的3000cc V10设计改为2400cc V8设计,以求降低各车队在发动机开发上的成本需求与马力,拉近强弱队之间的差异。2008年废除电子牵引控制系统,F1运动在经过一阵子高度电子化的时代后,又回归不依赖赛车功能而更依靠车手驾驶技术的本质。国际汽联对2009年的比赛规则进行进一步的修改,主要核心为进一步降低赛车下压力(高下压力可帮助赛车获得高速过弯速度)、增加后扰流翼离地高度以减少对后面赛车产生乱流增加后面赛车超车的机会、禁用轮胎加温装置(此装置可帮助赛车在比赛中更快进入工作温度以获得高速度)、禁用前悬挂系统后方整理乱流的破风板和引入光头胎和加宽前扰流翼补偿一些新规则损失的下压力(无花纹的光头胎可增加轮胎抓地面积有效提升赛车速度,但比现行有纵向排水纹的轮胎更易磨损)。2013年,国际汽联又对比赛规则做非常大的改动,其中最重要的一项就是发动机改为1600cc V6涡轮增压发动机。国际汽联希望通过以上措施将比赛更进一步地转变为车手技术之间的较量和限制赛车速度,2017年又恢复使用完整的破风板,提升过弯速度。

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