【科普帖】F1赛车的核心组成系统（一）

F1赛车使用无铅混合汽油作为燃料，一旦发生事故导致油箱泄漏起火，火焰温度极高。即使不发生碰撞，在正常比赛中引擎爆缸和供油故障都会引发起火。此时，赛车手的防火安全措施就非常重要。F1赛车的车手服装给人的第一眼看上去就是印满了商家的LOGO，没多大用处，然而并不是的。

车手的服装是在无数次的安全事故中一点一点研发出来的，能够在700摄氏度的高温下放置12秒的时间，期间防火服既不会被点燃，又能有效控制接触皮肤的温度防止烧伤。

F1赛车的车手在发生安全事故时，导致车体侧翻滑行或赛车大块碎片飞出，很容易重击半封闭式座舱的车手头部，因此，F1赛车头盔的安全性也必须非常高。F1车手头盔的材质，是由碳纤维制造而成，不仅重量很轻，抗压能力足足达到了55吨，并且头盔的燃点率达到了800摄氏度，可见头盔的耐性和安全性是十分强大的。

（图为头盔被坦克碾压未明显碎裂）

F1比赛中使用的头盔必须通过FIA的“撞击与防火性能测试”。与其他赛车头盔不同的是，当赛车以时速超过300公里的速度行驶时，流经头盔的空气流不但会对车手颈部造成很大的上引负担，也会降低引擎进气的效果。所以F1车手使用的头盔也要经过空气动力工程师的设计，甚至成为新赛车研发计划的一部分。

头盔内部装置了无线电供应装置（TR），方便车手与车队经理、技师联系，还有让车手于比赛中补充水分的饮水管。带上头盔是非常闷热的，为了降低比赛中头盔内的温度，头盔内的通风管道也经过仔细设计，以便带走头盔内热量使其达到最佳化。

HANS系统的全称是“Head and Neck Support Device”，即头颈保护装置。自2003赛季起FIA规定每一位车手参赛时都必须佩带HANS系统，以确保安全。头颈保护装置是减少车手的头颈对车身撞击所造成的伤害。能够大程度的缓解发生撞击时，车手头颈的伤害程度。不过F1赛车的速度非常快，在极快的速度下，头颈支撑系统不能够完全避免撞击所带来的伤害，只能在最大程度上缓解撞击力。

说完赛车手的身上的安全装置，我们在聊一聊赛车上的安全装置。首先是赛车手的一体式座舱。

车手的安全和车体轻量化是F1方程式赛车制造研发过程中所需要考虑的最多的。“Monocoque”是法语中“单体”的意思，也有“安全胶囊”的意思。Monocoque车体壳的自重最轻只有35kg重，但是这个“安全胶囊”可以承受住超过40-70KJ/KG的能量。同时座椅的轮廓是由设计师根据赛车手身材量身定做的，以保证舒适性和安全性。

Halo是一种设计用于在方程式赛车为主的开轮赛事中，为车手高速驾驶的赛车提供充分头部保护的系统。主要用于保护驾驶员免受飞行杂物的侵害，并保留了方程式赛车特有的开放式座舱。这个系统在2018赛季的所有赛车上首次强制使用。

Halo头部保护系统的外形独特，被车迷们笑称：人字拖。

在FIA官方测试中表明，Halo系统在车对车碰撞的情况下，它能够承受数十倍车辆本身的全质量的静态负荷和能够显著降低潜在的伤害。也就是说，这个7kg重量的部件可以承受约12吨的冲击力，是全车中最坚固的部分；准确来说是Halo可以以12.5吨的压力施压5秒钟不发生明显形变。

F1赛场内的每一台赛车， 都拥有一台超级发动机。从2014年开始，国际汽联（FIA）规定F1赛车发动机的排量上限为1600cc夹角90°的V6涡轮增压、直喷引擎。

2014年开始，引擎将改名为动力单元，因为它包括六种组件：内燃机（ICE，Internal Combustion Engine）、涡轮（TC，Turbocharger）、动能回收单元（MGU-K，Motor Generating Unit-Kinetic）、热能回收单元（MGU-H，Motor Generating Unit-Heat）、能量储备（ES Energy Store）和ECU。

一具引擎约有5000个零件。包含测试、练习与比赛，各车队每年大约要用掉100个引擎。（练习、排位和正赛在2013年以前最多允许使用8台，2014至2015年4台，2016年5台，2017年4台，2018年3台。超额就罚退。）

 2014年以前，全速时产生的引擎声浪高达160分贝，比波音747飞机起飞时还大声。2014年以后，因热能回收单元MGU-H的工作原因，噪音比以前更大。每100公里需要用掉60公升以上的无铅汽油。2017年开始，油箱最多允许105公斤的燃油且赛中不允许加油，按照一般正赛距离305公里计算，每公斤燃油至少需要开3公里。） 在引擎全速运转时每秒钟进气量超过600公升。引擎使用的材料包含20种合金，而重量低于100公斤。

本期的F1核心组成系统的科普就先到这里，我们将在下一期继续讲解悬挂系统，刹车系统和空气动力系统，欢迎继续关注。

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