F1为什么跑的这么快?

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热心网友 时间：16小时前

3秒就可以实现0到100公里/小时的加速；发动机的最高转速可以突破19000转/分；只需比网球场长一点的距离，它就可以将时速从300公里降到60公里……而这些令人瞠目结舌的数据不过是F1赛车小试身手。

　　超级发动机

　　F1赛场内的每一台赛车， 都拥有一台超级发动机。目前，国际汽联规定F1赛车发动机的排量上限为3000cc，所以各车队就将赛车发动机的排量定为3000cc。

　　一部F1赛车的发动机大约有900个运动部件，其最高转速可以突破19000转/分，而普通轿车发动机的最高转速通常不会超过8000转/分。当F1赛车的发动机以最高速运转时，火花塞每秒点火150次，活塞往复循环300次，其加速度更高达8500G。如今F1赛场上功率最大的发动机已经突破900马力，约是民用1600cc排量发动机功率的10倍，是民用3000cc排量发动机的4倍。其质量却不会超过100kg，而普通的1600cc发动机的质量都要超过120kg。

　　F1赛车的发动机不但质量轻，尺寸同样精巧，以至于让人很难相信赛车的澎湃动力是来源于这样的“瘦小身躯”，而小巧的发动机无疑会对提升整部赛车的空气动力学特性十分有利。F1赛车的发动机普遍采用V10结构，每个汽缸为4气门结构，这种结构目前在普通发动机上也被广泛采用。F1的发动机属于短冲程发动机，其活塞的直径都要大于其行程。此外F1赛车的发动机还应用了许多在普通发动机上见不到的技术与构造，比如气动气门，即用压缩机空气代替普通发动机上的金属气门弹簧。因为只有这样的设计，才能保证在发动机的超高速转动下，气门不至于脱落。

　　F1赛车发动机的马力惊人，“胃口”也同样惊人，其油耗约为每百公里70升左右，几乎是普通轿车的7倍，不过其寿命却十分短暂，只有1站比赛几个小时的时间。

　　轻量化的赛车

　　F1赛车的超高速性能不仅取决于其超强的动力，轻量化的结构对此的贡献同样重要。2004年F1的赛事规则规定参加比赛的赛车的重量必须要达到605kg，而这个重量还包括车手、油料、摄像机和赛车的配重在内。据此推算，F1赛车本身的重量只有500kg左右，而普通家庭轿车的重量几乎都要超过1000kg。如此轻盈的车身，用超过900马力的发动机驱动，结果大家应该可想而知了。

　　F1赛车能做到身轻如燕，主要是由于赛车制造过程中大量采用了轻质材料。如用来制造车体的是一种被称作“三明治”的复合材料，材料的中间是蜂窝结构的铝板，两边的外层为碳素纤维增强塑料（CFRP），用这种材料制成的F1赛车底盘只有35kg重，但其强度却大大高于普通的钢铁结构。因此，碳纤维类材料被广泛应用于赛车的悬架、方向盘、制动盘等很多部件的制造。除此之外，轻质合金的大量采用，使赛车的发动机和变速器等“质量大户”也得以“瘦身”，如法拉利F2004赛车的变速器壳体就是用钛合金制成的。经常有人说F1赛车的设计师们是用航空航天技术来设计和制造赛车，这些轻质高性能材料在赛车上的使用就是最好的佐证，因为它们最早就是应用在航空航天领域。

　　顶尖的空气动力学设计

　　不少人都认为F1赛车的长相实在是太怪了，与民用汽车的概念相差甚远，这是因为，空气动力学原理在F1赛车的设计中已经被应用得炉火纯青。在今天的F1赛车上，大家能看到的部分几乎都有空气动力学的应用，其中最明显的莫过于安装于赛车车体之上的空气动力学组件，它包括位于赛车前、后部的前、后定风翼，车体两侧大大小小、形状各异的导流板和车底尾部的扩散器等。

　　除了减少风阻之外，在F1赛车的设计中空气动力学还要帮助赛车获得足够的下压力。赛车动力性能能否发挥，最终取决于轮胎是否能从地面获取足够大的附着力。而当其他条件一定时，轮胎从地面获得的附着力与赛车对地面的压力是正比关系，所以附着力的大小取决于赛车对地面压力的大小。然而F1赛车本身重量非常轻，要获得足够的下压力，必须依靠应用空气动力学原理。如果与飞机的机翼比较一下就会很容易理解。飞机的机翼是通过特殊的截面造型改变空气的流动，从而获得升力翱翔蓝天。F1赛车的定风翼就是将这个原理逆向应用，从而为赛车获得足够的下压力。

　　当赛车高速行驶时，其前、后定风翼可以获得上千公斤的下压力，正是因为有了这么大的下压力，F1赛车才能以4G的向心加速度转弯，而普通轿车则不可能超过1G。对于总重只有605kg的F1赛车，其获得的巨大下压力，理论上完全可以使它能够在天花板上行驶。

　　除了获得下压力，空气动力学在F1赛车的设计中还被应用于动力系统和刹车系统的冷却，以及对赛车操控稳定性的提高等诸多方面，这甚至还包括车手头盔的造型。在过去的二十年中，F1赛车车速能够大幅提高也应主要归功于赛车空气动力学研究的进步，而绝非动力性能的提升。今天，赛车的空气动力学特性已经成为衡量赛车性能的重要标尺。

　　为了提高赛车的空气动力学水平，各车队都不惜重金修建实验风洞，如新建的索伯车队的风洞投资就高达4500万美元。因此甚至有人开玩笑说，现在连车手的鼻子和下巴都已经成为了F1赛车的空气动力学专家们的研究对象。

　　制动系统与轮胎

　　每一部F1赛车都拥有一套非常强大的制动系统。F1赛事并不是简单的直线竞速，形式多样的弯道不但可以考验车手的技术水平，更是检验赛车综合性能，尤其是制动系统性能的实验场，因此每站比赛的弯道部分就成为赛道中最引人注目的地方。

　　普通轿车从100公里/小时减速到0的制动距离一般都要超过50米，而这样长的距离，F1赛车几乎可以从300公里/小时减速到0。能拥有如此高超的制动性能，是因为F1赛车采用了碳纤维材料制造的制动系统，这种材料不仅质量轻，更重要的是与普通轿车制动系统的金属材质相比，更耐高温，而这一点对于比赛中被频繁使用的制动系统实在是太重要了。

　　当然F1赛车能实现优良的制动性能，也离不开轮胎附着力的强有力保证。无论是赛车想要获得前进的动力，还是减速时的制动力，如果没有轮胎附着力的保证，一切都是空谈，因此在F1赛事中，轮胎经常成为比赛胜负的决定性因素。F1赛车的轮胎分为干胎和雨胎，分别在晴天和雨天使用，这不同于普通轿车只用一套轮胎就可以包打天下。此外F1赛车轮胎的寿命与普通轮胎也无法相比，一般不会超过150公里，只有普通轮胎的1/500,但它的超高附着力是普通轮胎无法达到的。

　　上面的四大法宝使F1赛车成为陆地上最强悍的行驶机器，不过其造价也同样惊人，以法拉利F2004赛车为例，其制造费用高达410万美元，相关的研发投入更高达2000万美元。

热心网友 时间：16小时前

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