F1高科技：從死神手中搶回車手

邱林

保護車手免遭撞擊的Halo系統

有效保護車手的HANS

匯集大量高科技的F1賽車

2020年11月29日，全世界的F1（一級方程式賽車）愛好者目睹了驚心動魄的一幕：在F1巴林站大獎賽上發生一起嚴重事故，欲超越前方對手的哈斯車隊車手羅曼·格羅斯讓，與紅牛二隊的丹尼爾·科維亞特發生碰撞。格羅斯讓的賽車在3號彎道失控，高速撞擊鋼質防護欄后斷成兩截，噴灑而出的燃油頓時燃起熊熊火焰。

就在全球車迷發出驚呼，并為格羅斯讓的安危擔憂時，格羅斯讓在28秒后從燃燒著的賽車殘骸中跳了出來。經過檢查，他除了雙手被輕微灼傷以外，并無大礙。

英國《每日電訊報》指出，“全球最先進的車輛安全科技，化解了全球最危險的車輛撞擊”。

驚心動魄的28秒

賽車的碳纖維安全駕駛艙在第一時間救了格羅斯讓的命。如果沒有這項安全裝置，那么他的腿部和軀干在猛烈的撞擊下無法得到保護。

事實上，碳纖維技術是制造F1賽車的最重要的技術之一，所有車隊的賽車都是用碳纖維材料制成的，而且這種材料在不斷更新換代。碳纖維材料重量極輕，強度極大，能保證車體在高速行駛時不散架。使用碳纖維材料制造賽車，車身的制造工序必須全部由手工完成，工程師要確保在制造過程中不會混入異物，從而消除安全隱患。

隨著防護欄擋住賽車，車速驟減，猛烈撕扯著格羅斯讓的身體。格羅斯讓受到高達53個g的“減速度”沖擊，其頭部劇烈甩動，頸部過度拉伸，可能導致顱骨骨折、脖子折斷！此時，一個救生系統發揮了至關重要的作用——頭頸支撐系統（HANS）。該系統的凱芙拉繩索將格羅斯讓的頭盔牢牢固定在頭枕上，以防止甩動。

HANS的全稱是頭頸部支撐系統（Head And Neck Support System），這套系統配合6點式安全帶一起使用，可以有效保護車手，使其脊柱不會因受到沖撞而折斷。

HANS不斷得到發展，其蘊含的新技術可以確保車手在發生撞擊事故后的安全。F1賽車之所以引進該系統，正是因為一起慘痛的事故：1994年，車手塞納因為車輛撞擊而身亡，主要原因就是其脊柱沒有得到有效的保護。事后，F1賽事組織方提高了對安全性的要求，將“強制使用HANS”寫進了F1的規則中。自此，F1賽車的安全性大大提升。

當死神第三次將手伸向格羅斯讓時，2018年剛剛引入F1賽車的高科技系統——Halo發揮了作用。它是一款鈦合金裝備，能夠保護車手的頭部免受飛行雜物或撞擊物的傷害。事后人們通過慢鏡頭觀察到，防護欄斷裂，一大片金屬片飛向格羅斯讓的頭部。Halo將這片金屬彈飛，沒有讓它傷到格羅斯讓。

格羅斯讓和他的賽車繼續沖向防護欄，撞擊事故中最嚴重的階段開始了——賽車前半部嵌入防護欄繼續減速，而賽車的后半部仍試圖以每小時超過160公里的速度向前推進。在這場不到0.8秒的“拉鋸戰”之后，緊挨著安全艙的后半部車身斷裂，油箱剛好處于斷開的部位。于是，巨大的火球瞬間照亮了全球數百萬個電視機屏幕。這是死神的最后一擊——高溫灼燒。F1賽車的又一個“保命裝備”開始發威——Nomex賽車服。

Nomex是耐熱耐火比賽服的著名品牌。該廠商生產的復合纖維賽車服，可以保證車手的全身能夠抵擋700攝氏度的高溫，時間長達12—30秒，車手的手套和頭盔內襯也用相同的材料制成。格羅斯讓的撞車事故發生在賽事的第一圈，醫療車只用了11秒就到了現場。但醫護人員一時間難以確定格羅斯讓在火堆中的位置，也難以馬上接近他。格羅斯讓必須自己解開安全帶并從火堆中跳出來。在Nomex賽車服的保護下，他沒有受到高溫灼燒的嚴重傷害，最終成功脫險。

高科技：風馳電掣的基礎

除了安全技術，F1賽車還蘊含著許多高科技，以實現其風馳電掣般的速度。

首先是發動機。作為一款專跑賽道的車輛，F1賽車的發動機自然與眾不同。其排量都在3000毫升以上，最高轉速達到1.9萬轉/分鐘。這些強悍無比的數據在普通轎車上是不可想象的——轎車發動機的最高轉速一般不超過8000轉/分鐘。F1賽車的發動機為它帶來的是恐怖的起步速度、加速度以及耗油量。家用轎車的百公里耗油量約為10升，而F1賽車的百公里耗油量達到70升。

其次是空氣動力學技術，它在F1賽車的設計中占據重要地位。從20世紀60年代到今天，F1賽車的鼻翼和尾翼的改進一刻也不曾停止，從而確保賽車能夠在賽道上又快又穩地前進，并實現超車。

最后是遙感系統。它可以遠程傳遞信息，在車隊和車手之間建立聯系。車隊可以通過遙感系統對信息進行分析，隨時監控車輛的狀況，從而給予車手更多的幫助;高速移動中的車手能夠實時接收比賽方針、改變比賽策略、控制油耗以及輪胎磨損等。同時，F1賽事組織方要隨時監測所有賽車的數據，以防作弊。因此，遙感系統對于每支車隊來說都是重中之重，不僅要不斷進行改進，還要在每次比賽前反復進行調試。

在整個遙感系統中，油量監測系統是新的發展重點。F1賽事取消了進站加油這一程序，以增強比賽的連續性和觀賞性。因此，車輛滿油起步所造成的輪胎磨損，以及燃油量實時統計成為車隊工程師和車手都關心的大事。

燃油機動車新技術的試驗場

也許有人會說，F1賽車發展這些“燒錢”的高科技，除了制造緊張刺激的比賽去取悅觀眾以外，似乎沒有多少實用價值。其實不然。F1賽場可以看作燃油機動車新技術的試驗場。許多新技術在F1賽車上試用后，經過有效轉化，可以作為民用機動車技術加以推廣。

首先是渦輪增壓技術。該技術首次被大眾廣泛認知，是在1977年的F1英國銀石賽道上。當時雷諾車隊的RS01型賽車裝備了全球首臺渦輪增壓發動機，在事先沒有公布具體動力數據的情況下，賽車在直線賽道上用足以“碾軋”任何對手的速度優勢震撼了全世界的車迷。同年，瑞典薩博公司將這項新技術迅速引入民用燃油車領域。

其次是換擋撥片。它的誕生是因為F1賽車的駕駛艙比較狹窄，傳統的手動變速箱無法裝入，工程師們只能無奈地把換擋功能集成在方向盤上，即換檔撥片。這種設計可以使車手有更大的視覺空間去關注賽道。于是，高性能民用車輛迅速吸納了這一新技術。

再次是大型尾翼。1968年，F1蓮花車隊的49B型賽車首次加裝了大型尾翼，用于制造“下壓力”，增強車身在高速行駛中的穩定性。5年后的1973年，保時捷公司的911卡雷拉RS型跑車，成為全球第一款加裝下壓式大型尾翼的民用燃油機動車。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com