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巅峰探索丨地表最速传说:F1赛车凭什么只是4亿分之一人的“游戏”

军武次位面  · 公众号  · 军事  · 2024-12-12 20:30

正文

F1主题曲54321,比赛开始!


2024年F1世界锦标赛落下帷幕

红牛维斯塔潘以437分获得车手总冠军

实现4连冠

迈凯伦以666积分获得车队总冠军

这也是迈凯伦车队时隔26年重新获得车队总冠军

同时中国车手周冠宇也结束了3年的F1生涯

“暂时离别”F1


▼2024年车手总冠军马克斯·维斯塔潘

▼2024年车队总冠军迈凯伦车队


截止到2024年6月底

全中国有驾照能开车的人数已经达到了4.96亿人

这么多人到底谁开车技术最好?

那么F1车手周冠宇当仁不让


▼2024F1中国大奖赛中国车手周冠宇完赛

(图片来源:视觉中国)

▼2024F1中国大奖赛:周冠宇头盔融入上海地铁线路图及上海地标元素

(图片来源:视觉中国)

 

F1方程式锦标赛是和奥运会世界杯并列的全球最顶尖的汽车赛事

周冠宇是这项顶尖赛事的第一位中国籍正赛车手

在本赛季倒数第二场卡塔尔大奖赛上

周冠宇以第8名完赛,当选全场最佳车手

为车队带回4个赛季积分


虽然下一赛季周冠宇失去了车手席位

但对于中国来说,周冠宇依然是中国F1第一人

 

▼2024周冠宇在上海国际赛车场代表中国人首次完赛,激动的掩面哭泣

F1比赛是科技含量很高的赛事,会吸引来英特尔、联想这样的科技企业赞助

(图片来源:视觉中国)


F1车手是比宇航员还稀缺的“物种”

每场F1比赛只有20名车手上场

算上后备车手也不超过40人

在周冠宇之前

全世界一共只有770位车手参加过F1比赛正赛

 

▼法拉利车手勒克莱尔


F1被认为是科技含量最高的赛事

同时也是世界上最昂贵的赛事

 

▼2024赛季F1总共24条赛道


维持一支F1车队

一年的支出至少要几亿美元

这项开销大头是研发费用车手费用员工工资车辆制造费用

其次还需要燃油耗材训练场地运费市场营销费用


▼每场比赛后各支车队都跨越国家飞往下一个赛场

▼梅赛德斯AMG车队2022赛季使用的F1 W13赛车

(插图:大象全知)

 

单辆赛车的需要组装的零件超过8万个

由于F1赛车是非量产车

打造一台赛车大部分零件都是依靠“手搓”

价格非常高昂

 

▼建议横屏观看 :F1一级方程式赛车内构图

(插图:大象全知)


近年来随着高科技手段加入

F1变得更加昂贵

每辆赛车在每次大奖赛中都会生成数百万数据点

比如赛车在高速转弯时的受力分析、制动、车手的操作

以及来自摄像头麦克风的所有音频和视频等

车队需要依赖这些数据不断分析

才能期待提升一点点成绩

 

▼迈凯伦车队诺里斯


作为不断追求快、更快的顶级赛事

F1已经是一项集顶尖科技、雄厚资金、超级驾驶员为一体的赛事

本期推送,我们一起走进人类最速传说——F1赛车的世界


▼2024年F1收官战汉密尔顿画“甜甜圈”,结束在梅奔的生涯。

 

 1 

如何打造一辆F1赛车

 

你有没有想过

F1赛车到底是怎样的“超级跑车”

它不只是一个快速的座驾

更是人类在汽车工程物理学材料科学等领域的巅峰之作


▼雨战中装备雨胎的迈凯轮赛车

 

每一辆F1赛车

都是成千上万次计算和精密设计的结晶

它们造价高昂、技术先进

堪称移动的“科技实验室

那么,到底如何打造一辆F1赛车呢?

 

F1赛车最核心的部分

无疑就是它的引擎了

目前的F1赛车使用的是1.6升V6涡轮增压混合动力引擎

 

▼F1赛车引擎,外壳同样采用大量碳纤维材质


这个引擎不仅仅是一个简单的内燃机

它还配备了大量的高科技电子系统能量回收系统

以及高效的涡轮增压器

其中,内燃机负责提供赛车的核心动力

别看它的排量只有1.6升

但由于其高效的涡轮增压技术

它的性能堪比一台超级跑车

能够在不到5秒的时间内将赛车从静止加速到200公里/小时

最高时速可突破350公里/小时

 

▼著名弯道:斯帕赛道艾尔罗格弯


每一台F1引擎的最大功率可达到1000马力以上

这意味着它每分钟转速可以达到15000转以上

这要是普通汽车

早就因转速过高而报废了

 

说到F1赛车,绝不能忽略它的空气动力学设计

车头的“大嘴巴”部分被称为“前翼”


▼F1赛车前翼外洗设计,每支车队的设计都略有不同


它负责将气流引导到车轮周围

并创造出下压力

保证车轮在高速行驶时稳定

而车尾的“尾翼”则负责平衡车身

防止高速行驶时车辆发生漂移


▼F1赛车的主动尾翼,特定条件下可以开启或关闭DRS,来获得更快的速度或者更高的下压力。


赛车的底盘则通过气流导向装置

将空气流动引导到车身各个部位

进一步优化空气流动

从而提升赛车的稳定性和速度

 

▼2024车队总成绩前三名分别是迈凯伦、法拉利和红牛车队



F1赛车的下压力有多强

假设赛车以每小时250公里的速度行驶

它所产生的下压力可以让赛车在地面上

施加出接近其自身重量的压力

这使得F1赛车在高速行驶时

不仅能稳稳地粘在地面上

还能在弯道中灵活自如

 

▼雨战中的法拉利


F1赛车的车架通常由碳纤维复合材料制造

重量一般控制在约40公斤左右

却能够承受赛车在极速行驶时

可能遇到的巨大的撞击力

而且还能减少整体重量

从而提升加速性能

 

▼红牛车队维斯塔潘


而且车架还要通过精密的设计

力求在安全性上做到完美

像车架上有一种叫做“驾驶舱保护”的设计

大家俗称的“人字拖”


▼F1赛车的Halo系统


就能够在发生碰撞时形成一个坚固的保护壳

最大限度地减少对车手的伤害

(周冠宇就被人字拖救过)


▼2022年F1英国大奖赛周冠宇遭遇严重事故,还好有“人字拖”的保护,周冠宇并无大碍。


F1赛车的悬挂系统是为了最大限度地吸收赛道的震动

并确保车轮与地面保持紧密接触

以提高牵引力和稳定性

与传统汽车相比

F1赛车的悬挂系统更加紧凑而高效

通常采用双叉臂式设计

确保在高速行驶中保持精准的操控

 

▼梅奔的悬架系统


至于刹车系统

F1赛车配备的是陶瓷复合刹车盘

能承受极高的温度,高速行驶时

刹车系统的温度可能会达到1000°C以上

磨损非常快

一个赛季中,车队可能需要更换数十个刹车盘 

 

▼F1赛车都采用的是碳陶刹车盘


F1赛车的轮胎是赛车与赛道唯一的接触点

一般都是由世界知名的轮胎制造商

倍耐力普利司通专门定制

F1的轮胎分为干地胎

包括超软胎(红色)

软胎(黄色)

中性胎(白色)和硬胎(橙色)

湿地胎(绿色)和全雨胎(蓝色)


▼不同颜色代表着不同特性的轮胎


干地胎的设计强调低摩擦力和高抓地力

湿地胎则通过更深的花纹和柔软的胶料

来确保即使在雨天赛道上也能提供足够的抓地力

 

▼雨战中前面赛车扬起的水雾会导致后面的赛车几乎看不到路线


每一条F1轮胎的制造过程都非常精细

通常由手工安装

每条轮胎的寿命只有几百公里

在比赛期间

车手可能需要根据赛道情况频繁更换轮胎 


▼索伯车队换胎训练

 

F1赛车还配备了先进的车载计算机系统

实时监测车辆的每个部件状况

并将数据传输到车队的工程师团队

通过这些实时数据分析

车队能够迅速调整赛车设置

以应对赛道上的任何变化


▼Alpine车队指挥中心


车载系统还包括电子差速锁

它们在高速驾驶和复杂赛道条件下

提供了至关重要的支持 


▼F1座舱第一视角

 

在这么顶级的配置下

F1赛车自然是价值不菲

其设计周期通常长达一年以上

且每年都会进行升级和创新

制造成本从600万到1200万美元不等

因此,F1不仅是对车手的挑战

更是对车队工程师技术团队的严峻考验


▼红牛车队换胎训练

 

 2 

超级驾驶员从哪里来

 

F1赛车的魅力

不仅在于它那极限的速度和高科技的配置

更在于它对驾驶员的要求

能够驾驶F1赛车的车手

必须是“超人”级别的存在 

 

▼不同阶段的维斯塔潘都是各个组别的冠军


F1车手的选拔非常严格

在各国的选拔中 

大部分车手都是从年轻时就开始接受专业驾驶训练

甚至有些车手在幼儿园阶段就已经开始学习赛车

像周冠宇就是从7岁开始就接触卡丁车

逐渐显示出超凡的赛车天赋 

 

 ▼ F1车手的进阶之路

(插图:大象全知)


就算这样,花费也高的可怕

有人估算,为了培养周冠宇

他的父亲至少投入了1亿人民币

 

 ▼F1比赛日示意图


一个典型的F1车手需要在7-8岁进行卡丁车训练

每年花费80-100万人民币

按这样的烧钱方式烧个4-5年

在卡丁车赛事上表现足够优秀才有资格进入F4

 

在F4方程式阶段

单赛季的费用是145万人民币左右;

然后是F3,单赛季费用要500万人民币左右;

F2则高达700万人民币...


 ▼法拉利车手赛恩斯

 

所以成为F1车手,光有钱不行,光有天赋也不行

必须是金钱和顶级天赋的结合

最终车手得到国际汽联颁发的“超级驾照”才有资格驾驶F1赛车

 

 ▼各支车队的赛车


想要获得“超级驾照”

必须在国际汽联指定的系列赛中获得40个积分

不同赛事能获得的积分数量并不相同

比如离F1最接近的F2

只要拿到年度季军就可以直接获得40个积分

但如果是世界卡丁车锦标赛儿童组

拿到了赛季总冠军也就只有3个积分


 ▼ F1超级驾照

 

周冠宇就是在2021年拿到了

亚洲F3竞标赛的年度总冠军

以及F2年度季军

拿到超级驾照后

才算有了和几十位世界顶级车手的资格

 

还需要再等10支车队里哪些车手退役了

才可能有机会真正开上F1赛车

 

 ▼飞机表演队的表演也是F1文化中的一部分


正式成为F1车手后也需要非常艰苦的训练

 

F1车手在比赛中

每次踩下刹车

相当于在健身房蹬起一块100公斤重的铁块

在平均200公里的时速中转弯

承受的离心力相当于

在颈椎上挂一块20公斤的铁块


 ▼周冠宇的队友“好大哥”博塔斯


没有经过严格训练的人

在这一瞬间会眼前发黑耳鸣甚至晕厥

将近两个小时的比赛下来

车手身体脂肪的消耗

以及脱水的总重量会在3公斤左右


 ▼车手维斯塔潘

 

与此同时

车手的心理素质也至关重要

F1比赛的压力极大

比赛中的高速驾驶、不断变化的赛道、激烈的竞争以及车队的期望

都可能让车手面临巨大的精神压力

 

 ▼红牛车队赛前准备


在这种情况下

车手需要具备超强的心理素质和应对突发状况的能力

周冠宇在面对F1赛场上的压力时

始终保持冷静和专注

这也是他能在F1赛场上取得成绩的重要因素 

 

 ▼迈凯伦车队诺里斯


每一位F1车手

都像是一位精密的“乐器演奏家”

他们对每一个细节都非常敏感

甚至能在极限状态下调动全身每个部位的反应能力

以完成极速驾驶中的每一个动作

 

所以,最终能进入F1赛场的车手

都是经过千锤百炼的顶级人才

而他们所承载的

不仅仅是自身的荣耀

也是全世界赛车爱好者的期待和梦想!

 



E N D


人类巅峰探索系列往期:中国最强单芯级火箭发射!高清图集现长征火箭50年飞天之路


最后

介绍一下我们的新公众号“大象全知”

这是一个旨在通过图文并茂的方式

用可视化的科普

专注探索万物之理

展现极致的“科技之美、工业之美”

用好奇心探索世界的每一面!


制作人员

撰文:辛越

设计:刘酉涛  郑妍

插画:刘酉涛  郑妍

图片来源:视觉中国、部分来源于网络