现代汽车技术

现代汽车技术与汽车竞赛

摘要：新技术促进了汽车竞赛的发展，给汽车竞赛注入了新的血液，使汽车竞赛不仅仅是比较车手的技术还要有技术做后盾；同时汽车竞赛又要求参与者技术的不断革新，反作用于汽车技术，使其不断进步。

关键字：F1、汽车技术、发动机、底盘、轮胎、风洞技术

正文：

汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。随着汽车技术的发展，汽车竞赛也就应运而生了。比如我们熟知的F1方程式，以改装房车为参赛车辆的比赛,勒芒24小时耐力赛,达喀尔拉力赛,WRC等等。其中可以说F1是汽车赛事中最盛大的赛事，也是级别最高的汽车竞赛。同时汽车技术也不断进步。

汽车技术包含：

（一）汽车的动力性（1）汽车的最高车（2）汽车的加速（3）汽车的上坡能力

（二）汽车的燃料经济性

（三）汽车的制动性（1）制动效能（2）制动效能的恒定性

（3）制动时方向的稳定性

（四）汽车的操纵性和稳定性

（五）汽车的行驶平顶性

（六）汽车的通过性

（七）其他使用性能（1）操纵轻便性（2）机动性

（3）装卸方便性

（八）容量等等技术。

汽车技术的革新使汽车多种多样，能满足各种需求，使人们使用来更加和谐。

F1赛车（FIA Formula One Grand Prix Championship），中文全称为“一级方程式锦标赛”，是英文Formula Grand Prix的简称，目前这项比赛的正式全名为——“FIA Formula One World Championship”(一级方程式赛车世界锦标赛)。因为影响范围广，知名度高，与世界杯足球赛，奥林匹克运动会，并称为“世界三大运动”。“F”是FORMULA的缩写，即方程式；“1”的解释有很多，可以理解为顶尖车手，顶级赛事，奖金等等。事实上，数学上的方程式并无“精确”的意思。Formula在数学领域意为方程式，这也是翻译错误的原因。而在F1中，本意为“规格”，即统一规格的赛车，因级别最高，所以称F1。

F1赛车是世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的运动，是商业价值最高，魅力最大，最吸引人观看的体育赛事。包含了以空

气动力学为主，加上无线电通讯、电气工程等世界上最先进的技术。很多新的科技都是在F1上得以最初的实践的。

F1的赛车是从汽车改装而来的。汽车改装源何而来？那得追根索源到汽车竞赛。1900年，法国莫伦首办赛场汽车比赛，从此揭开了汽车竞速的帷幕，且一发不可收拾。在国际赛车联合会（FISA）的统一领导下，除方程式赛车外，其它的比赛用车大多被严格规定：必须在量产车基础上改装而来，只是不同比赛有不同的改装等级要求罢了。

F1赛车的车身采用碳素纤维增强塑料（CFRP）。这是一种异常坚固但却有着轻微重量的优异材料。在使用这种材料之后，整辆F1的重量也只有600公斤(含车手）。现在的F1赛车可以使用排气量3000CC以内的10缸发动机，其最高转速可以达到每分钟19000转，最高输出功率达到900马力。由于比赛的激烈程度需要经常从300

多公里的极限降低到80公里的低谷，使得整个刹车系统的工作温度高达600度，所以整个系统的损耗率也相当之高。刹车碟和刹车缓冲器都由碳纤维材料制造而成。F1赛车获胜的主要指标是平均车速，因此过弯速度成为取胜的关键。为此，各种空气动力学装置——车翼在F1赛车上应运而生。谁掌握了空气，谁就掌握了F1。空气动力学不仅对F1至关重要，对高速行使的量产车更是具有不可替代的现实意义。目前改装车俗称的“大包围”、“扰流板”就是F1赛车车翼演变的产物。

F1赛事中所应用到的技术都是汽车界最为顶级的。下面我就F1 说明现代汽车技术在高端赛事中的运用和发展。

一、F1风洞技术

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。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。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。

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。每个赛季，国际汽联都会对空气动力学规则做出修改。尽管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。

二、F1赛车的引擎

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。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。F1赛车的引擎在尺寸、材料、质量、重心、气缸、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、泵等等方面都有