F1高科技：从死神手中抢回车手

邱林

保护车手免遭撞击的Halo系统

有效保护车手的HANS

汇集大量高科技的F1赛车

2020年11月29日，全世界的F1（一级方程式赛车）爱好者目睹了惊心动魄的一幕：在F1巴林站大奖赛上发生一起严重事故，欲超越前方对手的哈斯车队车手罗曼·格罗斯让，与红牛二队的丹尼尔·科维亚特发生碰撞。格罗斯让的赛车在3号弯道失控，高速撞击钢质防护栏后断成两截，喷洒而出的燃油顿时燃起熊熊火焰。

就在全球车迷发出惊呼，并为格罗斯让的安危担忧时，格罗斯让在28秒后从燃烧着的赛车残骸中跳了出来。经过检查，他除了双手被轻微灼伤以外，并无大碍。

英国《每日电讯报》指出，“全球最先进的车辆安全科技，化解了全球最危险的车辆撞击”。

惊心动魄的28秒

赛车的碳纤维安全驾驶舱在第一时间救了格罗斯让的命。如果没有这项安全装置，那么他的腿部和躯干在猛烈的撞击下无法得到保护。

事实上，碳纤维技术是制造F1赛车的最重要的技术之一，所有车队的赛车都是用碳纤维材料制成的，而且这种材料在不断更新换代。碳纤维材料重量极轻，强度极大，能保证车体在高速行驶时不散架。使用碳纤维材料制造赛车，车身的制造工序必须全部由手工完成，工程师要确保在制造过程中不会混入异物，从而消除安全隐患。

随着防护栏挡住赛车，车速骤减，猛烈撕扯着格罗斯让的身体。格罗斯让受到高达53个g的“减速度”冲击，其头部剧烈甩动，颈部过度拉伸，可能导致颅骨骨折、脖子折断！此时，一个救生系统发挥了至关重要的作用——头颈支撑系统（HANS）。该系统的凯芙拉绳索将格罗斯让的头盔牢牢固定在头枕上，以防止甩动。

HANS的全称是头颈部支撑系统（Head And Neck Support System），这套系统配合6点式安全带一起使用，可以有效保护车手，使其脊柱不会因受到冲撞而折断。

HANS不断得到发展，其蕴含的新技术可以确保车手在发生撞击事故后的安全。F1赛车之所以引进该系统，正是因为一起惨痛的事故：1994年，车手塞纳因为车辆撞击而身亡，主要原因就是其脊柱没有得到有效的保护。事后，F1赛事组织方提高了对安全性的要求，将“强制使用HANS”写进了F1的规则中。自此，F1赛车的安全性大大提升。

当死神第三次将手伸向格罗斯让时，2018年刚刚引入F1赛车的高科技系统——Halo发挥了作用。它是一款钛合金装备，能够保护车手的头部免受飞行杂物或撞击物的伤害。事后人们通过慢镜头观察到，防护栏断裂，一大片金属片飞向格罗斯让的头部。Halo将这片金属弹飞，没有让它伤到格罗斯让。

格罗斯让和他的赛车继续冲向防护栏，撞击事故中最严重的阶段开始了——赛车前半部嵌入防护栏继续减速，而赛车的后半部仍试图以每小时超过160公里的速度向前推进。在这场不到0.8秒的“拉锯战”之后，紧挨着安全舱的后半部车身断裂，油箱刚好处于断开的部位。于是，巨大的火球瞬间照亮了全球数百万个电视机屏幕。这是死神的最后一击——高温灼烧。F1赛车的又一个“保命装备”开始发威——Nomex赛车服。

Nomex是耐热耐火比赛服的著名品牌。该厂商生产的复合纤维赛车服，可以保证车手的全身能够抵挡700摄氏度的高温，时间长达12—30秒，车手的手套和头盔内衬也用相同的材料制成。格罗斯让的撞车事故发生在赛事的第一圈，医疗车只用了11秒就到了现场。但医护人员一时间难以确定格罗斯让在火堆中的位置，也难以马上接近他。格罗斯让必须自己解开安全带并从火堆中跳出来。在Nomex赛车服的保护下，他没有受到高温灼烧的严重伤害，最终成功脱险。

高科技：风驰电掣的基础

除了安全技术，F1赛车还蕴含着许多高科技，以实现其风驰电掣般的速度。

首先是发动机。作为一款专跑赛道的车辆，F1赛车的发动机自然与众不同。其排量都在3000毫升以上，最高转速达到1.9万转/分钟。这些强悍无比的数据在普通轿车上是不可想象的——轿车发动机的最高转速一般不超过8000转/分钟。F1赛车的发动机为它带来的是恐怖的起步速度、加速度以及耗油量。家用轿车的百公里耗油量约为10升，而F1赛车的百公里耗油量达到70升。

其次是空气动力学技术，它在F1赛车的设计中占据重要地位。从20世纪60年代到今天，F1赛车的鼻翼和尾翼的改进一刻也不曾停止，从而确保赛车能够在赛道上又快又稳地前进，并实现超车。

最后是遥感系统。它可以远程传递信息，在车队和车手之间建立联系。车队可以通过遥感系统对信息进行分析，随时监控车辆的状况，从而给予车手更多的帮助;高速移动中的车手能够实时接收比赛方针、改变比赛策略、控制油耗以及轮胎磨损等。同时，F1赛事组织方要随时监测所有赛车的数据，以防作弊。因此，遥感系统对于每支车队来说都是重中之重，不仅要不断进行改进，还要在每次比赛前反复进行调试。

在整个遥感系统中，油量监测系统是新的发展重点。F1赛事取消了进站加油这一程序，以增强比赛的连续性和观赏性。因此，车辆满油起步所造成的轮胎磨损，以及燃油量实时统计成为车队工程师和车手都关心的大事。

燃油机动车新技术的试验场

也许有人会说，F1赛车发展这些“烧钱”的高科技，除了制造紧张刺激的比赛去取悦观众以外，似乎没有多少实用价值。其实不然。F1赛场可以看作燃油机动车新技术的试验场。许多新技术在F1赛车上试用后，经过有效转化，可以作为民用机动车技术加以推广。

首先是涡轮增压技术。该技术首次被大众广泛认知，是在1977年的F1英国银石赛道上。当时雷诺车队的RS01型赛车装备了全球首台涡轮增压发动机，在事先没有公布具体动力数据的情况下，赛车在直线赛道上用足以“碾轧”任何对手的速度优势震撼了全世界的车迷。同年，瑞典萨博公司将这项新技术迅速引入民用燃油車领域。

其次是换挡拨片。它的诞生是因为F1赛车的驾驶舱比较狭窄，传统的手动变速箱无法装入，工程师们只能无奈地把换挡功能集成在方向盘上，即换档拨片。这种设计可以使车手有更大的视觉空间去关注赛道。于是，高性能民用车辆迅速吸纳了这一新技术。

再次是大型尾翼。1968年，F1莲花车队的49B型赛车首次加装了大型尾翼，用于制造“下压力”，增强车身在高速行驶中的稳定性。5年后的1973年，保时捷公司的911卡雷拉RS型跑车，成为全球第一款加装下压式大型尾翼的民用燃油机动车。

编辑：姚志刚 winter-yao@163.com