F1一级方程式大奖赛

简介

世界一级方程式赛车锦标赛是当今世界最高水平的赛车比赛,年收视率高达600亿人次。F1比赛可以说是高科技、团队精神、车手智慧与勇气的集合体。F1是赛车中的顶级赛事,全年的统筹安排,每站比赛的赛事组织,车队工作,电视转播等各个方面都井井有条,F1世界已被整改得经非常健全。但同任何其他事物一样,F1也有它的起源、发展过程,而且在前进道路上也有不少曲折。


从历史上首次汽车比赛的1894年(巴黎到里昂)到 1900年间没有出现“方程式”(Formula)一词。当时的汽车比赛很简单,只是按燃烧方法(汽油机与蒸汽机)、座位数来分组比赛。在那时,汽车至少有两个座位,直至二十世纪二十年代末单座赛车才出现。1950年国际汽联第一次举办了世界锦标赛(First FIA Drivers’ World Championship),并一直举办到今天。这段时间,是F1稳步发展的阶段。2011年,F1赛车共12支车队的24名选手参赛,引擎供应商为:考斯沃斯、法拉利、奔驰、雷诺,轮胎供应商为Pirelli ,2011年赛季冠军为来自红牛(Red Bull Racing) 车队的德国车手塞巴斯蒂安-维泰尔(Sebastian Vettel)。2013年HRT车队破产,全年共11支车队,22位车手参赛。

比赛制度

F1赛车为单座的特制赛车,座舱是敞露在外的,巨大的轮胎也是暴露在车身外面的,没有翼子板遮挡。F1赛车不能在普通道路上行驶,在汽车厂的流水线也不生产,而是由各赛车公司或车厂的赛车运动部单独设计和制造的。


F1比赛的时间不是跨年度的,使用的是单一年度联赛制度,积累全年积分来决定车手和车队的成绩,以便产生冠军。在F1大赛举办过的所有比赛中(1950年至2010年),其中举办最多的是欧洲,其次是北美洲,最少的是大洋洲只有11次。每年规划有16至17站的比赛(2012年赛季达到20站比赛),通常约在三月中开跑,十月底结束赛季。按照F1的章程,成立车队的必要条件需要拥有自主研发的底盘,发动机总成、空气动力学套件等可以使用其他车队或厂家的产品。例如:索伯车队的引擎由法拉利提供,而法拉利车队也使用同样的引擎。


以前的车赛常借用城市的街道和公路作为赛道,而且比赛规则也不完善,选手也由此受到了很大的局限性。随着专业赛道的出现,而比赛规则也在不断的完善之中。使车手有了更好的发挥。


F1比赛每个分站产生一名分站冠军,全年各分站成绩总积分最高的赛手成为当年度的F1世界冠军。


2013年12月。国际汽联(FIA)批准世界一级方程式锦标赛(F1)新规则:2014年起收官站将给予双倍积分,F1车手将分配固定车号,增加比赛中进站罚停5秒处罚,2015年启动车队预算帽。 


从2014年开始,F1将对全年排位最好的车手颁发杆位奖。

参赛资格

就像一般的道路驾驶一样,F1也需要驾照。那是一张由FIA(国际汽车联合运动理事会,简称“国际汽联”)发给的“超级驾照”--FIA Super Licence,这张车手执照只发给在F3000,F3或CART系列赛事表现杰出的车手。


2009年的超级驾照的起征点是10400欧元,另外获得积分起征点为2100欧元/分,还要另外附加2720欧元的保险费。而前年这一数字分别是1725欧元和456欧元。

赛道规格

F1比赛是在世界各地的十多个封闭的环行线路进行的(包括专业的环行赛车场和个别封闭后的城市街道),起终点在一条线上。赛道为改性沥青,每个赛道的周长不等, 最短的是摩纳哥的“蒙特卡罗街区赛道”,单圈长度为3.3公 里,最长的是比利时的“斯帕”赛车场,单圈长度为7公里 。

赛车调校

为了具备更强竞赛能力,必须对F1赛车进行仔细的调校,以适应赛场的特点。


每换到一条赛道或每次遇到天气变化时,都要重调校教赛车。一些准备工作可以根据以往比赛地取得的经验,在以前的赛季中记录的数据和计算机模拟的结果,事先在车队驻地进行,不管怎样调校都需要到赛道上检验。调校赛车是一项技术性工作,需要根据赛道特性结合车手驾驶风格来确定各项设置,同时需要车手和工程师之间良好的沟通。


F1赛车所有的东西都是可以调整的:从方向盘到引擎,从定风翼角度到车轮角度,从离地间隙到空阻系数。车手每次会出去跑几圈,每跑完一次就会回到维修站与他的工程师沟通,将发现的问题与用遥测技术打印出的数据进行比较,有时车队会通过遥测系统反馈的信息直接在赛道上对赛车进行有限的调校。


离地间隙:赛车的离地间隙会影响前后轮的协调状况(不足转向或过度转向),并且可以用改变拉杆长度的方法进行调整。

雨天和晴天的调整不一样:在雨天,对抓地力和牵引力的要求更高,车队会采用最软的悬挂设置,最大的前后定风翼角度,同时需要使用雨胎。为了降低空气阻力,会选用小尺寸的刹车通风管和引擎冷却通风管。


干燥天气时:离地间隙10毫米左右,减小前后定风翼角度,根据赛道特性选用较硬的悬挂设置,更高的胎压,同时选用大尺寸的刹车通风管以提高刹车冷却效果,相应的引擎冷却通风管也会选用大尺寸的。


潮湿天气时:离地间隙比干燥天气时更高,同时调高前后定风翼尺寸,根据赛道条件选择中性胎或者干胎,悬挂会偏向更软的设置,刹车通风管尺寸会趋向于雨天的设置。


刹车盘的冷却通风管:F1赛车使用的是碳纤维的刹车盘,有很高的工作温度范围,最高时可以达到1350度,所以需要强有力的冷却效果,但是碳纤维刹车盘本身的工作温度区间是在600-1000度左右,所以选择合适的刹车冷却通风管尺寸是非常重要的。


发动机

自从1950年以来,F1每年都给最优秀的车手授予世界冠军的称号,自1958年开始给最优秀的车队授予冠军称号。发动机是没有正式的冠军的。


铝,是当今一级方程式赛车发动机使用最普遍的材料。在80年代,铸铁已经全部被较轻的铝取代。铝还取代了镁,因为镁接触水会腐蚀。然而,必须承受强大作用力的运动件还是要用钛和钢来制造。材料基本分配为:铝 63%(汽缸盖、机油盘、活塞);钢 29.5%(凸轮轴、曲轴、正时齿轮);镁 1.5%(油泵壳);碳素纤维 1%(空气罐、线圈罩);钛 5%(连杆、紧固件)。


制造一台发动机需要150名以上的职工,其中28名工程师、20名制图员、35名发动机机械师、8名电子专家、20名机械工和装配工、4名系统工程师、6名台架实验技术员、15人从事采购、生产和检验,另有15人为管理人员。


打造F1引擎的材料大部分仍然是铝合金,外加上少部分的复合材料。FIA规定引擎制造商只能选择10汽缸的设计,主要原因是在现有的规定之下V10引擎最有效率。另一个大家经常注意的地方是引擎夹角,V型汽缸夹角的角度从最早的60度到之后的72度、90度,甚至曾有Renault车厂108度的大夹角V10引擎,F1引擎内的曲轴每分钟旋转超过18000次,10个汽缸内活塞每秒钟的行程超过25公尺。


F1车队每年的预算约有50%用在引擎的研发与制作上。高转速、动力输出惊人的F1引擎,所需的零件都需具备高强度与轻量化的特质。因此会用上多种特殊合金材质,让F1引擎的造价惊人。不含研发费用,每具F1引擎的造价就高达15万美元,而Mercedes-Benz每年需要约制作80~100具F1引擎以供Mclaren-Mercedes车队使用。


各项性能兼具的F1引擎,仍需考量可靠度的问题,一具无法完成比赛的引擎,会让车队的一切努力变得徒劳无功,因此在研发阶段之后,重要的工作就是不断地测试,提高引擎的耐用度与可靠度。不过,F1无法在守旧的科技中寻找答案,要赢就必须冒险,因此就引擎而言,100%的可靠度是不可能的。而引擎工程师仍须继续不断的在马力、油耗、重量、尺寸、高转速,可靠度的矛盾中寻求奇迹,创造新的F1动力!

设计禁用

1.阶梯式鼻翼

禁止原因

阶梯式鼻翼首次出现在F1赛场上是在上个赛季中,车队这样设计的目的一方面是确保底盘的高度能够达到标准,一方面又降低了鼻翼的高度,减少赛车的空气阻力。但是这样做的最大恶果就是带来了“F1历史上最丑的赛车”,受到了车迷和媒体的广泛批评。国际汽联在2012年就谋划在2012赛季中禁止使用阶梯式鼻翼,但是最终没有能够实现。

规则目的

国际汽联2013年试图通过新的规则“隐藏”这项难看的设计——他们允许车队在车身的表面和前鼻翼之间可安装一块板,来遮掩阶梯式鼻翼。但是这并没有得到F1车队的一致认同,很多车队认为这块板根本达不到预想的结果,最终2013年阶梯式鼻翼在围场之内依然是大行其道。

官方声明

但是这项设计在2014年将“寿终正寝”,今日世界汽车运动理事会召开了一次特别会议,会议上做出了在2014赛季中全面禁止阶梯式鼻翼的决定。国际汽联随后在一份官方声明中这样表示道:“明年对于F1赛车的检查将确认一点,那就是在前翼后面的底盘上不允许有任何阶梯式的设计。这项技术规则的改变同时还将确保一点,那就是鼻翼的高度必须控制在规定范围内,这主要是因为安全方面的理由,这是我们一直致力的目标。”


2.涡轮增压技术

关于一级方程式涡轮增压的争议。众所周知,F1方程式禁止使用涡轮增压技术(1977被引进,1988年全面禁止)

禁止原因

  1. 马力过大。涡轮增压技术(尾气排放做功—带动空气压缩器—压缩空气进入燃烧室,效率有些可高达60%增幅)的出现,使整个比赛变得更具有竞争性和观赏性,但是过大的马力/功率输出使用驾驶员更容易疲劳从而车祸频发。

  2. 发动机寿命下降过快。在F1方程式的比赛场上发动机寿命经常是冲过终点线就爆缸,涡轮增压技术会直接降低发动机寿命(燃烧室因为吸入增压空气使汽油燃烧的更充分,但是过大的燃烧爆炸力会剥夺发动机气缸寿命),赛场上一辆F1赛车引擎发生故障很容易就引发连环车祸。

历史:1977年F1一级方程式赛车涡轮增压的引用原因

  1. 涡轮增压技术有效的改变了关于大车队和小车队之间的技术差距。当时的一些小车队在发动机引擎功率技术方面无法与大车队比肩,但是涡轮增压技术有效的改变了这一现象。当时一些小车队因为自然吸气引擎功率不能与大车队的自然吸气引擎媲美,于是便引进了此项技术。

  2. 涡轮增压技术简单,价格便宜,运行稳定。涡轮增压技术更多的被应用在高速跑车/赛车/轿车的原因是因为涡轮增压的效率与尾气排放的稳定性成正比(F1比赛场地非常平坦,发动机一般都能处在高速运转状态,尾气排放稳定),这就是为什么很多吉普车不引用这项技术的原因(路况相对糟糕的路面上,尾气因为发动机做功不够平缓很容易产生变化,从而减低效率)。