傳動軸
傳動軸必須具有極高的強(qiáng)度來應(yīng)對極高的轉(zhuǎn)矩負(fù)載,轉(zhuǎn)矩負(fù)載來自賽車起步階段和整個比賽過程中。過去幾年,傳動軸故障導(dǎo)致很多賽車退出比賽,而如今這些情況已經(jīng)很少出現(xiàn)。RB6賽車上使用了空心鋼制傳動軸,其內(nèi)外兩端裝有三腳架,分別連接到差速器和后輪軸。
車輪
毫無疑問,車輪的角色非常重要。車輪設(shè)計時需要考慮到許多參數(shù):
1.提供合適的密封面來安裝輪胎
2.盡邐輕便,盡量減小賽車的非懸架重量。
3.需要很高的散熱水平,并允許良好冷氣流進(jìn)入制動器。
4.車輪形狀必須盡量降低空氣動力學(xué)阻力,對賽車上方氣流的干擾越小越好。
國際汽聯(lián)限制了車輪的尺寸,但是可以自由設(shè)計,并且輪幅的數(shù)量可以根據(jù)要求設(shè)定,以適當(dāng)賽車的設(shè)計需要。
每個車輪的重量要小于20千克,安裝到輪輞的輪胎必須比輪輞本身要重。
輪胎配件
在比賽周末,車隊會向輪胎供應(yīng)商提供一組車輪輪輞,輪胎供應(yīng)商會提供與之對應(yīng)的輪胎。特殊的糊膠可以確保輪胎和輪輞間的氣密性,并且輪胎安裝完成后,每個車輪/輪胎組件必須具有良好的平衡性??梢詫⑿⌒推胶庵匚锕潭ǖ杰囕嗇嗇y,優(yōu)化車輪的平衡性。
每個車輪后部的釘銷位于輪軸圓周的孔上,防止車輪轉(zhuǎn)動,每個車輪采用一個螺母固定。根據(jù)賽車的位置和車輪位置,車輪螺母分為左旋和右旋螺紋,目的是抵抗試圖松開的旋轉(zhuǎn)力。車輪螺母擰緊到預(yù)先設(shè)定的特定轉(zhuǎn)矩,如果螺母過緊,在進(jìn)站時將難以拆卸;如果螺母太松,就會存在車輪脫落的危險。
每個螺母都擰緊到輪軸上的螺紋凸臺。當(dāng)擰緊螺母時,螺母會沿著彈簧式凸緣滑動進(jìn)入輪軸,螺母達(dá)到位置后,凸緣就會彈出。凸緣可以讓松開的螺母停留在輪軸上,當(dāng)拆卸車輪時,輪槍插槽會推動彈簧式凸緣,拆卸螺母。
F1賽車必須應(yīng)對施加到賽車上的空氣動力學(xué)負(fù)載和機(jī)械負(fù)載。由于F1賽車制動轉(zhuǎn)彎時能夠產(chǎn)生5分的縱向加速度,出彎時產(chǎn)生4%橫向加速度,并且最高速時會受到超過1噸重的下壓力,因此施加到輪胎上的負(fù)載是非常巨大的。
2009賽季前,“開槽”干胎(胎面具有四個凹槽)使用的目的是降低轉(zhuǎn)彎速度,并提高超車概率和安全性。2009賽季則見證了提供更好抓地力的光面輪胎的回歸。
與道路版汽車輪胎相比,F(xiàn)1賽車輪胎的壽面非常短。整個比賽距離約為190英里(300干米),國際汽聯(lián)規(guī)定每輛賽車在比賽中必須至少更換一次輪胎,而事實是很少有輪胎的使用壽面超過125英里(200千米)。隨著輪胎的磨損,橡膠微粒不斷脫落,使得賽道在比賽中非常光滑。
F1限制了賽車輪胎供應(yīng),所有車隊都有共同的輪胎供應(yīng)商,因此每種特定輪胎具有單一的花紋和化合物規(guī)范。2010賽季的輪胎供應(yīng)商是普利司通,到2011賽季倍耐力成為F1官方的輪胎供應(yīng)商。
輪胎必須能夠承受極高的負(fù)載,提供最大限度的抓地力,還要盡可能輕便。
輪胎特性非常重要,賽車的性能取決于輪胎的有效工作。當(dāng)輪胎接觸面處于最佳的工作溫度和行駛方向,輪胎就能提供最佳的抓地力。輪胎溫度是影響賽車性能最重要的因素之一,雖然最終性能必須權(quán)衡輪胎的磨損率,但是工程師將會竭盡全力調(diào)整賽車設(shè)置以確保輪胎盡可能有效地工作。輪胎溫度的輕微改變就對賽車性能和磨損率產(chǎn)生顯著影響。
輪胎規(guī)定
從2010賽季開始,國際汽聯(lián)規(guī)定每位車手在比賽周末可以使用不超過11套干胎(6組主胎和5組副胎,主胎選用的是硬化合物,副胎則是軟化合物)具體規(guī)定如下:
星期五的第一次和第二次練習(xí)賽允許使用3套干胎(2套主胎和1套副胎)。1套主胎在第二次練習(xí)賽開始前歸還給供應(yīng)商,第三次練習(xí)賽開始前另一套主胎和副胎歸還給供應(yīng)商。
另外8套干胎(4套主胎和4套副胎)則用于比賽周末中所有剰余的比賽。1組主胎和副胎必須在第一次排位賽前歸還給供應(yīng)商,盡管它們也許從未被使用。
第一節(jié)排位賽前,如果比賽組委會宣布賽道濕滑,車隊可以選擇中性胎和濕胎,從此時起,車隊可以選擇使用干胎、中性胎和濕胎。
比賽中,排位賽前十位的車手在排位賽后不得更換輪胎,正賽開始時必須使用第三節(jié)排位時使用的同一套輪胎。
除非在比賽中使用中性胎或濕胎,每位車手必須在比賽中至少使用1套主胎和1套副胎。
輪胎結(jié)構(gòu)
輪胎是徑向制造的,但是詳細(xì)制造細(xì)節(jié)則是輪胎制造商的商業(yè)機(jī)密。輪胎的設(shè)計理念是實現(xiàn)最小的重量和最高的強(qiáng)度。
道路版汽車使用的都是半鋼子午線胎體的輪胎,這種輪胎壽命高并且能夠抵抗道路的不完善的地方。F1賽車輪胎使用了輕質(zhì)尼龍和聚酯胎體,采用了復(fù)雜的花紋造型,目的是應(yīng)對輪胎上極高的垂直、橫向和縱向負(fù)載。雖然大多數(shù)F1賽道都比較光滑,但是當(dāng)輪胎在賽道周圍路肩(或“隆隆條”)上行駛時,輪胎仍然能夠從容應(yīng)對。在一些街道賽道,例如摩納哥站,輪胎還要應(yīng)對路面的排水井蓋。
輪胎主要通過粘附和變形兩種方式產(chǎn)生抓地力。
粘附是指輪胎和賽道表面的有效化學(xué)作用,這可以讓輪胎“粘著”在賽道上,影響粘附的重要因素是賽道上沉積的橡膠層。隨著比賽周末的進(jìn)行,粘附會改善抓地力,這也是為什么車手在比賽開始前的熱身圈前,在出發(fā)點會旋轉(zhuǎn)后輪來釋放一些橡膠微粒的原因。當(dāng)賽車回到出發(fā)點,車手會確保后輪處于先前釋放的橡膠碎屑上,來改善起步時的粘附力和加速度。
在F1輪胎技術(shù)方面,變形主要指的是實際輪胎胎面化合物層而不是輪胎本身。當(dāng)輪胎駛過賽道缺陷處,輪胎的結(jié)構(gòu)、氣壓和化合物都會影響輪胎的變形和恢復(fù)其預(yù)定形狀的時間。
使用輪胎化合物的目的是當(dāng)輪胎駛過賽道缺陷處時允許胎面變形,保證輪胎面和賽道的最大接觸面。接觸到賽道的橡膠越多,粘附力也就越大。但是變形越大,損失能量就越多并且摩擦就越大,因此需要維持一種微妙的平衡。輪胎化合物的硬度直接影響著其變形,技術(shù)人員努力尋找更先進(jìn)的化合物,這種化合物可以迅速變形并且恢復(fù)原狀的時間相對較長。這有助于延長橡膠與賽道表面的接觸時間,實現(xiàn)更好的抓地力。
輪胎胎面內(nèi)部嵌入了支撐層,保證輪胎的剛性并使輪胎胎面保持在一起。胎面化合物一直是研究的熱點,其主要的化學(xué)成分是碳、油類和硫,通過改變主要組成部分的百分比,并添加其他配方成分,人們就能得到不同類型的輪胎。通常情況下,油類的比例越高,化合物就更軟。
由于在制造過程中輪胎層的鋪設(shè)方式不同,輪胎就表現(xiàn)出被稱為“層轉(zhuǎn)向”的狀況。其作用是使輪胎在滾動時產(chǎn)生橫向力,推動輪胎靠近或遠(yuǎn)離賽車。因此,在賽車特定側(cè)面需要使用特定的輪胎。
花紋和化合物
2010賽季,車隊可以選擇四種不同的輪胎化合物——超軟、軟、中和硬。每種化合物有不同的抓地力水平、耐熱和耐磨性,以及不同的最佳運(yùn)行溫度。與兩種較硬的化合物相比,兩種較軟的化合物具有更低的工作溫度。
為了應(yīng)對不斷變化的天氣條件,車隊可以選擇三種輪胎花紋——光面輪胎(干燥環(huán)境中)、中性輪胎(潮濕和小雨)和濕胎(暴雨和賽道積水)。光面輪胎沒有花紋,旨在干燥條件下使用。中性輪胎整個輪胎寬度都有淺花紋。濕胎有深花紋,旨在讓輪胎表面遠(yuǎn)離賽道上的積水,防止在輪胎和賽道表面之間出現(xiàn)一層水膜。
每個比賽周末,輪胎制造商會選擇兩種輪胎化合物(從超軟、軟、中和硬中選擇),并提供給所有車隊。對于溫暖賽道,通常會選擇中性和硬化合物輪胎:而對于低溫賽道,通常會選用超軟和軟化合物輪胎。國際汽聯(lián)規(guī)定,每輛賽車在比賽中必須使用所有所選擇的化合物輪胎,這就意味著進(jìn)站輪胎更換是強(qiáng)制性的。
溫度和氣壓
輪胎的運(yùn)行溫度和氣壓對輪胎的性能非常重要。輪胎的最高運(yùn)行效率的溫度范圍很窄,起步階段、進(jìn)站后更換新輪胎或在安全車后面行駛,輪胎溫度都會降低到最佳溫度范圍外。這會導(dǎo)致抓地力下降,影響賽車的操控性。
車手會進(jìn)行對應(yīng)駕駛,直到輪胎溫度返回最佳工作范圍,正如馬克?韋伯解釋的那樣:“安全車的速度相當(dāng)慢。賽車不喜歡在安全車后面行駛,這會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)變熱,而其他部件會變冷,主要是制動器和輪胎,而這些部件則對賽車性能至關(guān)重要。輪胎也會失去壓力,接著賽車會稍微用力接觸地面,因此當(dāng)賽車速度很慢時,冷輪胎讓賽車變得難以預(yù)測?!?
當(dāng)賽車在車庫或維修道時,會安裝電動輪胎毛毯來使輪胎維持在最佳工作溫度。毛毯要盡可能長時間地放在輪胎上,直到賽車進(jìn)入賽道后才被拿走。在比賽開始前的熱身圈,或在安全車后面等待比賽重新開始時,經(jīng)常會看到車手左右搖擺賽車,目的是增加輪胎溫度。如果輪胎溫度降低,輪胎氣壓也會下降。
空氣密度隨著溫度變化而變化,因此溫度改變就能導(dǎo)致輪胎氣壓的顯著改變。為了盡量減少溫度氣壓變化,2010年普利司通提供了充滿干燥空氣的輪胎。
輪胎氣壓的微小變化(僅僅0.2巴或2-3磅/平方英寸)就能對賽車操控性造成顯著影響。F1賽車輪胎的通常氣壓為1.1巴(16磅/平方英寸、110千帕)左右,約為道路版賽車輪胎的一半。通過分析在測試、比賽和模擬中收集的數(shù)據(jù),車隊可以在特定賽道粗略預(yù)測輪胎磨損和性能,再加上輪胎制造商的參數(shù),車隊就能夠在比賽周末前給賽車進(jìn)行基本設(shè)置。
當(dāng)賽車在賽道上行駛時,車隊為了檢測輪胎狀況,安裝了輪胎壓力和溫度傳感器。無線傳感器安裝在輪胎氣嘴的輪輞上以檢測輪胎氣壓。輪胎溫度傳感器監(jiān)測輪胎外部的溫度,前傳感器安裝在后視鏡殼體內(nèi),后傳感器安裝在底板的上表面。傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給工程師,使他們可以監(jiān)測輪胎性能,進(jìn)而警告車手可能會出現(xiàn)的問題。溫度傳感器是紅外的,與制動器溫度傳感器類似。
電子設(shè)備
電子設(shè)備相當(dāng)于F1賽車的血液,幾乎所有的賽車系統(tǒng)都使用電子設(shè)備,沒有電子控制系統(tǒng)賽車根本無法正常行駛。國際汽聯(lián)允許單向遙測——從賽車到維修站,禁止從維修站到賽車的遙測,這就意味著車隊不能遠(yuǎn)程調(diào)整賽車的系統(tǒng)或設(shè)置。
國際汽聯(lián)對電子系統(tǒng)的使用有著嚴(yán)格的限制,尤其是輔助駕駛系統(tǒng),并且還禁止使用防抱死制動(ABS)和牽引力控制系統(tǒng)。為了監(jiān)督規(guī)定的執(zhí)行,國際汽聯(lián)有權(quán)查看賽車上所有電氣控制系統(tǒng)的組件和軟件,國際汽聯(lián)的工程師能夠檢查到有沒有存在違反規(guī)定的“隱藏”系統(tǒng)。事實上,法規(guī)規(guī)定所有電線的設(shè)備,例如EUC、傳感器、執(zhí)行器等,必須通過國際汽聯(lián)的檢查和批準(zhǔn)才能在比賽周末使用。這能讓國際汽聯(lián)準(zhǔn)確了解到底賽車使用了什么裝置和系統(tǒng)。
F1賽車道通常安裝一套12伏的電氣系統(tǒng),RB6賽車的工作電流為30~40安,這與道路版汽車類似。