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谁能系统的介绍一下 F1 赛车发展啊?

谁能系统的介绍一下 F1 赛车发展啊?

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谁能系统的介绍一下 F1 赛车发展啊?

【1906年汽车大奖赛开始在法国举办】1906年第一届汽车大奖赛在法国举办。作为F1的前身,这一赛事一直持续到1949年(1936到1946年因为二战爆发而暂停举办)。之后的1950年FIA创建了世界一级锦标赛。至今100多年的最高规格的汽车运动中,,尽管赛车根本的原理没有变化。汽车能发生运动的基本物理定律并没有发生变化,但它的技术规则已经发生了非常大的改变,这是因为赛车手的技能、身体素质在进步,科技发展的水平也取得了非常大的进展,所以需要限制已有的科技来保证赛车运动能在人体所能承受的范围内,并且要控制车队预算能让更多的人参与进来。

【F1开始改变赛车运动的方向】FIA的世界一级赛车锦标赛为赛车的发展引导了一个新的方向。在这之前的赛车制造商参赛的目的在于提高品牌影响力,并期望能尽可能的多卖掉汽车(那个时候比赛中夺冠的汽车销量会很好)。赛车普遍的经典的前置后驱布置、窄的轮胎、空气动力学的设计也趋向于减少阻力而丝毫不考虑下压力。直到二战之后,相对宽松的技术规则才得以改变这种状态,行业的快速发展也鼓励着工程师们大胆改变对赛车的设计,使得赛车设计技术发展的十分迅速。战争对科技发展的刺激在战后得以显现,再加上个人及赞助商进入汽车大奖赛之后,不再受到以前的条条框框的限制,应用在赛车上的黑科技呈现出爆炸的趋势。在19世纪50年代到70年代,控制赛车性能的基础参数发展迅速,几乎被重新定义,而人们并没有满足于此,而是持续不断地在探索这些参数的极限。

【被忽略的空气动力学】1958年之前,汽车大奖赛已经高速发展了相当长的一段时间,当时的设计理念是:在赛车技术规则限制下,设计出最低重量,最低空气阻力,最大马力的赛车。赛道的设计也鼓励加速和最高速度,所以赛车五个基本参数中的四个参数被重点关注,那就是功率、重量、阻力、抓地力,空气下压力此时仍被忽视。

【Mercedes W196】1958年之前所有的赛车中,1955年的Mercedes W196作为经典的发动机前置设计的巅峰,拥有一个8缸,2.5升,自然进气,280bhp的发动机,倾斜放置来减小迎风面积并减小重心高度。结合后置式变速箱,赛车空载质量为650kg,(1433lb)。赛车手进入驾驶舱后,前后负载分配为47:53(无燃油),40:60(有燃油)。因为燃油箱安置在尾部,所以随之燃油的消耗,负载的变化对赛车稳定性有一定影响,可以像Lancia D50那样通过把燃油加在pannier罐里面来消除这一影响。

【引入航空发动机技术】W196的发动机让人们看出来梅赛德斯在战前赛车比赛中学到了非常多的东西,随着航空发动机技术的发展,其中一部分技术也被引入到赛车发动机当中。采用博世机械式燃油直喷系统来克服低转速、大口径化油器的空气与燃油混合的问题。应用了这种技术的发动机的转速可以达到8500rpm,高转速下如果气门只是随着弹簧往返,就会因为速度过高产生的相位差无法发挥发动机的最佳性能。这时引入的连控轨道阀驱动则克服了两个阀门的惯性力作用,进气和出气使用两套曲轴。

【底盘和悬架】它采用管状空间构架底盘,前轮为双叉骨式悬架系统,后面为麦弗逊式悬架系统。钢板弹簧和摩擦阻尼器被淘汰,取而代之的是扭力杆和液压减震器,配合它的刚性构架,使悬架工程师能够真正的控制赛车的簧载质量和非簧载质量。大功率的伺服助力鼓式制动系统装在前轮和后轮,可以提供持续的制动力,而不会损失非簧载质量。

【车身&轮胎&其他】发动机前置和它的冷却方式主要决定了W196的车身外形,驾驶仓裸露在空气中,油箱被布置在尾部,梅赛德斯公司还启用模型风洞去测试车体,并尝试打破陆地最快速度的记录。二战之前梅赛德斯就已经完全明白了减小空气阻力的机理。W196采用辐条式轮辋,胎面宽度比现在的小轿车轮胎还要窄(前轮6x16,后轮7x16),胎面配方也与现在路面上的轮胎配方相似,其附着系数大概能达到1.0左右。从发动机构造技术和材料,以及燃油的组分来看,使用的技术都是一家战时研究航空发动机的公司的研究成果,这家公司无偿分享了他们的技术。尽管梅赛德斯在发动机前置的时代结束之前就从Grand Prix比赛中退出了,W196仍然可以称得上最富有科技含量的赛车之一。如果没有退出GP大赛,梅赛德斯肯定会将这些赛车技术推向更高的巅峰。

因为年代久远,W196的机动范围是估算出来的。它将近280的马力,重量大概750kg,轮胎的附着系数在1.0左右,一般速度在84km/h,最高速度可以达到180km/h,最大制动和转向加速度可以到到0.95g。假设气动升力可以忽略不计,则性能可以用图2.2表示 。可以看到这个时期的性能参数范围很小,远低于人类能承受的极限,这预示着赛车性能参数在未来的60年还会有很大的发展空间。

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【1950年~1976年】这个时期的有识之士开始重新审视赛车的基本原理:方程式赛车虽然功率被限制,但可以减少整车重量和阻力来达到同样的性能效果。于是他们把更多的注意力和预算投入到制动、操控以及牵引性能上面,而不是像以前那样更加关注直线加速和最高速度指标上面。他们把这样的原则用在了F1的赛车上面,虽然他们用的发动机只是普通街车上用的发动机稍微改制了一下,无法与法拉利和玛莎拉蒂经过多年研究改进的发动机相比较;但这种赛车质量比较轻,而且他们用航空器的结构和设计技巧制造了轻质、刚性好的管状空间构架底盘,悬架软、减震器性能优异;后置式发动机使得赛车几乎达到了理想的重量分配,优化了牵引力性能。车体的设计理念是基于第二次世界大战时期的低速空气动力学的研究成果。他们引入了一个新的设计理念:车子的重量越少,各种组件的重量也可以相应减轻,比如更轻的刹车盘,更轻的悬架,更轻的变速箱等等。但更重要的是,燃油的消耗量也随之减少。实践是检验真理的唯一标准,在赛场上他们把那些笨重的发动机前置赛车远远甩在了后面。

19世纪60年代中期,管状空间构架逐渐被承力蒙皮结构的铝制单壳体所替代(这种也起源于飞行器技术)。这个时候,轮胎科技也有了长足的进步:可以生产低扁平率,宽光面轮胎(其实轮胎越宽就越难以生产,本人深有体会,说多了都是泪)。胎面胶配方的升级可以把抓地力系数推到1.5以上。这个时候人们开始发现,空气下压力作用到轮胎上所带来的动力,要远比为此产生的阻力大得多。玩F1的人会奇怪自己之前怎么没有发现这种效果(是不是轮胎附着系数变大以后,使得下压力的权重更加大了)。这种现象被发现以后,大家都开始探索怎么产生最大的下压力和最少的阻力。到现在空气下压力才开始正式登上历史舞台,成为赛车五大基本参数之一。

结果就是翼片雨后春笋般地出现在赛车上,后来FIA更新了技术规则进行这方面的控制。这个时候的车体形状与以前有所不同,显然不是那种最低阻力的车身样式。Lotus T72可以称得上这个时代最成功的赛车的代表。其使用的DFV发动机不管是尺寸,形状或重量都可以很好的与整车布置以及动力学进行配合。而且这一款不像其他大多数大功率发动机那样的昂贵,可以让大多数车队负担得起,所以很快出现在了Formula 1的大多数赛车上面。这样,赛车设计者们就可以集中所有注意力和资源在研究底盘和空气动力学上面。

T72不仅开创了利用赛车体本身来产生下压力,把发动机的冷却系统安置在赛车的两边,还在悬架设计上下功夫,从新的宽轮胎上面得到更好的操控性能。新轮胎比Mercedes W196所用的轮胎宽了近三倍,20寸低扁平光面轮胎配合最新的胎面胶配方和空气下压力,可以产生2g抓地力。此时产生的巨大加速度使得赛车的动力学更加复杂而难以应对,T72上配备了抗制动点头和驱动后座几何学构件,并引入了拉杆悬挂。此外,将制动片安装在底盘上来降低非簧载质量,也可以使轮胎不被制动产生的热量所影响。

这个时期快结束的时候,赛车拥有超过500马力的发动机,重量与上个时期的前置发动机相仿(空载质量为450kg)。轮胎变宽,空气下压力和空气阻力变大,最高速度并没有多大变化(这个时期发动机所增加的功率几乎全用在了提高加速、制动以及过弯能力上面,无非最高速度)。加速度、制动加速度、向心加速度比之前扩大一倍。

g-g-V图像周长翻倍,高度不变。

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各位看官老爷们,其实我更新了,只不过是在文章里面,没及时通知大家。。。。