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f1 halo原理

科技 更新时间:2024-12-04 04:57:23

  f1 halo原理(F1賽車安全系統發展史)(1)

  今天的F1賽場上已經很少有緻命事故發生了。 但是昨晚周冠宇的撞牆還是讓所有車迷驚出一身冷汗。

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  2014年英國大獎賽上萊科甯以150mph裝上牆壁,引起讨論的既有事後漢密爾頓和萊科甯的反應,也有媒體評論F1賽車有多麼安全耐撞。這位車手在撞擊瞬間承受了超過40G的側向加速度後卻依然能從車中一瘸一拐地走出,居然隻是扭傷了腳踝。這樣的場景在F1比賽中并不罕見,但似乎每一次發生都證明着愈發嚴苛的安全規則和隊内嚴格的模拟測試是多麼的必要。在這世界上最快的賽事中,車手的安全已經得到了相當有效的保護。

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  然而這種安全是在曆史上無數的火與血,淚與痛的慘痛教訓上逐步建立并完善。50年代F1賽事可以說是死亡的代名詞。當時賽車速度已經邁入300kph大關。為了減少不必要的重量,車體的強度并沒有得到相應的提高。在盡量減少阻力提高極速的思路下,彎道中缺少摩擦力也使得賽車愈發地難以控制,撞車幾乎成為比賽的固定節目,所有人都對此習以為常。車隊不斷地推出更快更脆的賽車,而主辦方為了使比賽更有觀賞性,在高速彎缺少圍欄保護和緩沖帶的情況下允許現場觀衆随意走動。這意味着觀衆和車手面臨同樣的危險。

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  1955年的勒芒賽事中,奔馳車隊賽車失控沖入人群造成81人死亡,數百人受傷的驚天慘劇。

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  1968年,公認的天才車手吉姆·克拉克在參加低組别賽事時發生意外,飛出車外,當場死亡。 令人遺憾的是清理完事故現場運走屍體後比賽仍在進行—-當時的比賽并不會因為車手的意外事故而停止。吉姆·克拉克的去世對賽車界産生了巨大的震動,也引起了更多車手對賽車安全性低下的不滿。數月後車手協會成立,提出強制車手穿防火服帶安全頭盔。

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  1973年,Roger Williamson的賽車在撞擊後發生了翻轉,倒扣在了賽道旁,此時賽車突然着火。他的隊友兼好友David Purley立即把賽車停在了一旁,跳下賽車,跑到事發地,試圖将冒出熊熊大火的賽車翻轉。但是人力顯然無法推動重達幾百公斤的賽車。Roger Williamson就在好友的注視下,葬生于火海之中……

  Roger Williamson的事故直接導緻了F1專業消防團隊的誕生,賽車的事故防火要求也越來越高。

  與此同時,科林·查普曼和蓮花車隊着手于提升賽車下壓力,為賽車加入了更大的擾流翼片。在随後的新技術實驗中,更多的車手獻出了寶貴生命。邁凱倫品牌創始人布魯斯·邁凱倫就因此喪生。此後不久,德國大獎賽的紐伯格林賽道車手集體抗議,沒有人願意參賽。經車手協會的努力,紐北賽道再也不出現在F1的賽事名單上。無獨有偶,此前事故多發的斯帕賽道也被車手投票取消。

  縱觀F1賽事的七十多年的曆史,共有三百多人喪生。其中五十年代有15人,六十年代有14人。在車手聯盟的努力下,這個數據在七十年代降低到了12人,在八十年代下降到4人。

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  1994年,聖馬力諾伊賽道上兩位車手在同一個比賽周喪生——羅蘭德·拉岑伯格和著名的巴西車神:埃爾頓·塞納。此後,國際汽聯對F1賽事進行了更嚴格的規則限制。進入21世紀,F1比賽中喪生的車手僅有1人。

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  盡管國際汽聯和FOM在F1安全革命上做出了巨大的努力,不幸的意外再度發生。2014年的日本鈴鹿大獎賽上,瑪魯西亞車隊的法國車手比安奇在雨站中以極高的速度撞擊了一台正在吊裝索伯賽車的工程車。256G的撞擊力使得比安奇頭部受到嚴重彌漫性損傷。與病魔抗争了九個月後,2015年匈牙利站前比安奇還是不幸的離開了我們。這起事故引起了國際汽聯和業内所有車手的高度重視,随即展開了F1賽車的第三次安全革命。

  從20世紀50年代直到2017年,F1賽車座艙都是裸露、開放的,即車手頭部暴露在座艙外,這意味着能保護頭部的隻有頭盔。而在300公裡的時速下,僅有頭盔的保護是遠遠不夠的。2018賽季以來,随着各車隊相繼推出新款賽車,人們驚奇地發現,今年的賽車與以往任何一個賽季都不大一樣:新車座艙前被國際汽車運動聯合會要求強制性地裝上了一件黑色的“人字拖”,FIA官方予以美名——Halo(光環)。

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  Halo并非最早的車手頭部保護方案。它之前的AeroScreen、Shield裝置均因為影響車手逃生或車手駕駛體驗而被否決。2016年,國際汽聯的技術官員在賽車上原先放置Shield的部位裝上了一個“人字拖”。因為這個形象怪異的“人字拖”看起來像一個指環,所以F1圍場的大佬們美其名曰“Halo”。Halo在17賽季末進行了車載測試,評價卻兩邊倒。但是FIA在已經排除了兩套方案後覺得刻不容緩,強制各車隊裝上了Halo系統。哈斯車隊的老闆斯泰納開玩笑說:“為什麼要鋸掉它(Halo)呢?你不覺得那個家夥就像比基尼的丁字褲嗎,看上去那麼的性感!”

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  Halo由直徑為50毫米的钛合金制成,三個支點分别被焊接在座艙的正前方和左右側的後方,盡管Halo的質量隻有Shield的1/3,不超過7千克,但是能夠承受住116千牛的垂直、46千牛的側向沖撞産生的壓力,最高可以承受一輛12噸重的雙層巴士的重量。這也許就是钛合金最大的優勢所在——超輕卻耐撞。

  2017年1月,FIA官方進行測試時,将一個佩戴了頭盔的模型人放置在Halo環内,随後推動一個20千克的倍耐力輪胎以225千米的時速撞上Halo環。結果,人們驚訝地發現,Halo環沒有發生任何形變,模型人也保持完好。

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  Halo出現的第一個賽季,便救了如今法拉利車手勒克萊爾一命。2018年是勒克萊爾的F1生涯第一年。比利時站,邁凱倫車隊的阿隆索被雷諾的霍肯伯格追尾後賽車騰空而起,從勒克萊爾的頭頂飛過,壓着Halo滑了下去。要是沒有Halo系統,勒克萊爾的頭可能就被半噸多騰空高速飛起的賽車給壓扁了。此後,大家對Halo的質疑與批判就少了很多。

  f1 halo原理(F1賽車安全系統發展史)(15)

  回到2020年,Halo再次大放光芒。在11月29日的巴林大獎賽中,在出了三号彎後的直道前,格大旗切入内線,其右後輪撞上科維亞特賽車的左前輪導緻失控。賽車幾乎垂直紮入W式防撞護欄,斷成兩截并燃起大火。這種護欄由于截面呈波浪形,因此難以軸向産生形變,高速的賽車前半段紮穿護欄。

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  多虧了Halo系統的存在,堅硬的钛合金将護欄頂了起來,留出了救命的空間,保護了格大旗的頭部。

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  電影《極速風流》還原的事故場景

  而在1974年F1美國大獎賽,同樣是沖出賽道,同樣是刺穿賽道護欄,年輕的奧地利赫爾姆斯·科因尼格就沒這種機會了。他肩部以上被堅硬的護欄撞得粉碎,永遠獻身給了F1賽車事業。

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  在這次嚴重的事故中,完整保留下來的獨立駕駛艙保護了格大旗的身體。這個叫做Monocoque的部分是F1賽車上最重要的車手保護艙。現代F1單體殼采用單體橫造結構設計,表面結構是由兩個12層的碳纖維層和中間夾着的鋁制蜂巢結構所構成。碳纖維材料的強度是鋼的兩倍,但重量隻有鋼的1/5。而這個複合結構在吸收撞擊能量時的效能可以達到普通鋼制結構的最多6倍。

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  這堅硬的單體座艙,在2007年F1加拿大站還救了寶馬-索伯車隊的羅伯特·庫比卡一命。當時庫比卡的賽車以時速300km上牆,最高沖擊力達到75個G,并發生翻滾。賽車懸架和空氣動力學套件幾乎完全解體,隻剩下車身和單體座艙。但正是因為堅固的單體殼的保護,庫比卡僅僅是腳部骨折,保住了性命。

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  除此之外,F1賽車還有很多出色的安全系統,比如車手頭盔和防火服。防火服可以在850度的火焰中堅持35秒以上才會使人産生二級燒傷。正是可靠的防火服才沒有讓格羅斯讓葬身火海,而隻是燒傷了腳和手。

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  圖片防火服讓格羅斯讓在烈火中堅持了20多秒

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  賽事的安全規章措施也起到了重要作用。安全車和追擊車的規則讓賽事對事故的反應更為完善。尤其是追擊車,能使急救人員及時趕到事故現場展開救援,争奪寶貴的時間。

  F1嚴苛的規則限制,嚴謹的安全設計及安全模拟測試是在無數場比賽事故和無數英勇生命付出的教訓中換來的。向這些偉大的靈魂緻敬。

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