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從阿隆索回歸聊聊F1賽車究竟有多安全

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  [汽車之家 改裝賽事學(xué)堂]  今天F1上海站的正式比賽日,,我們已經(jīng)驚喜地看到之前遭遇嚴重撞車事故的阿隆索(相關(guān)報道點擊這里)經(jīng)過一站比賽的恢復(fù),,又順利回到了賽場上,。阿隆索說這是他生涯最嚴重的一次撞車,,而且可能沒有之一,。在如此嚴峻的環(huán)境下沒有像大家擔(dān)心的那樣被急救直升機接走,,而是自己迅速從賽車里爬了出來,沒有讓他看在線的媽媽擔(dān)心,。除了滿滿正能量,,我們更關(guān)心的現(xiàn)今的賽車運動究竟有多安全?

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  網(wǎng)上有張好玩的圖片是這樣寫的:在300km/h的碰撞后,,車手只用5秒鐘就能自己爬出賽車站起來,;而在一些別的運動中,僅僅是兩個人的碰撞就……哈哈貌似有位球星躺槍了,,玩笑也就此打住,,我們來從F1入手,聊聊賽車運動中對車手的保護機制,。

● 從高強度轉(zhuǎn)為吸能結(jié)構(gòu)

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  從理念來看,賽車車身幾十年來的安全性設(shè)計已經(jīng)經(jīng)歷過一次革命,。最開始,,設(shè)計者力求讓車身堅硬、抗撞,,不論如何都不變形,。不過這樣無異于把車手放置于堅硬的“倉鼠球”里,撞擊力道一點沒有減小,,賽車看似沒有礙,,車手沒準內(nèi)傷無數(shù)。現(xiàn)今的賽車結(jié)構(gòu)已經(jīng)變成可塌縮的吸能結(jié)構(gòu),,依靠車身結(jié)構(gòu)受力塌縮吸收能量來減少車手的損傷,。

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  當然這種結(jié)構(gòu)不是隨意設(shè)計信手拈來,需要經(jīng)過無數(shù)次的測試和驗證,。在這里最讓工程師絞盡腦汁的部件之一要數(shù)前鼻錐,。這個同時擔(dān)任空氣動力學(xué)和碰撞吸能主要擔(dān)當?shù)牧慵纫吓鲎矞y試的要求,還要降低無謂的風(fēng)阻,,同時還得符合越發(fā)嚴格的FIA賽事規(guī)則,。不論是我們看到的“虎牙”鼻錐還是某些造型頗為“性感”的設(shè)計,都是在這三者之間妥協(xié)的結(jié)果,。說到碰撞測試,,可不是做做樣子而已,這是所有新車身結(jié)構(gòu)應(yīng)用到賽事之前的必備考核,,力求對車手安全的最大保障。

● 不讓車輪飛走

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  如果你已經(jīng)關(guān)注F1許多年,,一定聽說過早年間車輪飛出去傷人,,或者懸架結(jié)構(gòu)飛出去造成什么破壞的事情。為了杜絕這類事情的發(fā)生,,F(xiàn)IA自從2001年開始強制F1賽車使用特質(zhì)的拉繩來做車輪和懸架系統(tǒng)的保險繩,。在碰撞意外發(fā)生時懸架發(fā)生斷裂,不會再有什么東西像以前一樣飛出去,,而是被拉繩拽著在一定范圍內(nèi)晃動。

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  這個安全設(shè)備在2011年得到完善,,拉住每個車輪的安全繩從一根升級到兩根,安全性再次得到提升,。也許說能承受最大1.7萬焦耳動能有些抽象,,更容易理解的說法是,只要車輪飛離車身的速度低于150km/h,,安全繩都能保證將其拉住,。據(jù)說在2017年,這項標準還會繼續(xù)提高約30%,。

● 被動安全的核心:座艙結(jié)構(gòu)

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  座艙結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今F1被動安全的核心技術(shù),,目前普遍使用的碳纖維復(fù)合單體式座艙最早是邁凱倫——恰好是本次救了阿隆索一命賽車的車隊早在1981年最先應(yīng)用的。這種復(fù)合材料組成的結(jié)構(gòu)擁有更好的強度,、更輕量化,,同時還可以做成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),目前已經(jīng)逐漸取代金屬材料,,用于包括F1在內(nèi)的許多賽車的座艙,,比如DTM、勒芒等,。

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  在F1有限的座艙空間內(nèi),,座艙的開口長度被嚴格限制在850mm,以便要求各車隊都使用相同規(guī)格的設(shè)計,,達到“方程式”的平等規(guī)則,,同時還能保證車手在發(fā)生意外時能快速離開賽車,保障自身安全。車手腿部位置的限制也很有講究,。早在1988年,,在幾次導(dǎo)致腿部嚴重受傷的事故后,汽聯(lián)規(guī)定車手的腳部位置不得超過前輪的中軸線,,導(dǎo)致了坐姿的一次革命,。在那次革命中,車手的腳部放置位置被升起來,,高于臀部位置,,形成了今天半躺式坐姿的樣式。

● 頭頸部保護:著名的HANS系統(tǒng)

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  HANS系統(tǒng)是普遍應(yīng)用于各種賽車運動的保護系統(tǒng),,我們習(xí)慣叫它“漢斯”是來源于音譯,,它的全稱應(yīng)該叫做頭頸部保護系統(tǒng)。在賽車遭受來自各種方向,,尤其是前部的撞擊時,,身體的慣性晃動會像一根柔軟的鞭子一樣甩動,最終將動能蓄積到“鞭子”的尖端——也就是車手的頭部,。這種運動產(chǎn)生的強大離心力和慣性會讓車手頭部快速甩向前方,,對頸部組織包括頸椎等造成致命損傷。

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  為了避免這種慘劇發(fā)生,,HANS系統(tǒng)使用兩根束帶固定在頭盔中后部,,束帶另一端和頭盔后面的HANS主體連接。根據(jù)不同設(shè)計理念,,主體結(jié)構(gòu)有的使用安全帶約束勒緊,,有的用類似“背背佳”的結(jié)構(gòu)固定在車手上半身,總之就是依靠約束頭盔的向前運動幅度,,使頭部動能的承載從頸部轉(zhuǎn)移到安全帶上,,防止鞭狀損傷的產(chǎn)生,同時也能防止頭部向前甩動撞傷,。

● 座艙側(cè)向保護:邊廂支柱

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  在側(cè)面防護方面,,為此做出間接貢獻的是現(xiàn)今活躍在WRC賽場的前F1車手庫比卡(這個運氣不佳的車手總讓人容易把他名字的前兩個字打錯),在他2007年車禍導(dǎo)致重傷后,,汽聯(lián)開始著眼于座艙的側(cè)向碰撞防護,。設(shè)計理念從剛一開始就趨向于現(xiàn)今使用的邊廂支柱結(jié)構(gòu),這個結(jié)構(gòu)最早是馬魯西亞車隊提出,,并由紅牛車隊進行了后續(xù)完善�,,F(xiàn)今F1邊廂中的翼型支柱遵循的是2014年最終完善的規(guī)則標準。

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  在房車賽中,,賽車總會安裝有防滾架來保證在翻車時車手的頭部空間安全,。對于開放式座艙的方程式賽車來說,,防滾結(jié)構(gòu)也同樣是必需品。在F1上,,和單體式座艙一體的防滾架結(jié)構(gòu)也是由碳纖維復(fù)合材料制成,,主要結(jié)構(gòu)是頭頂和進氣風(fēng)箱一體的防滾架和方向盤位置之前的一個小型凸起結(jié)構(gòu)。這兩個凸起保證了在翻車發(fā)生時,,車手的頭部永遠不會和地面發(fā)生接觸,。

● 研發(fā)中的“人字拖”保護罩

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  那如果碰撞來自正前方怎么辦?就好像2015年日本站比安奇的慘案一樣,。老實說這目前暫時還是F1安全裝備的一個軟肋,。當?shù)桶腇1賽車高速撞向一個相對較高,下方還有空間的障礙物——比如鏟車時,,鼻錐像楔子一樣插進障礙物下方的空隙,,車手頭部就成了承受撞擊的主要部位。對此汽聯(lián),、車隊乃至專業(yè)研發(fā)機構(gòu)都在討論一種結(jié)構(gòu)的可行性,,這就是封閉式座艙。

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  在科幻片和動畫片中,,無數(shù)次出現(xiàn)過類似戰(zhàn)斗機的封閉式賽車座艙,,但這種座艙在實際應(yīng)用中并沒有那么簡單。原來經(jīng)過測試,,在出現(xiàn)撞擊的時候,,封閉座艙的結(jié)構(gòu)破裂產(chǎn)生的碎片對車手會產(chǎn)生二次損傷,另外這些碎片還可能在撞擊中高速飛出,,對周圍的觀眾、裁判或其他車手造成危險,。就在這時候,,梅賽德斯車隊將一種非常喜感但又充滿可行性的結(jié)構(gòu)拋了出來,這就是后來大家都在熱議的“人字拖”結(jié)構(gòu),。

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  天知道是不是從拖鞋上找到的靈感,,但這個結(jié)構(gòu)太像“人字拖”了。好吧,,它有一個自己的官方名字,,叫“Halo”。在模擬碰撞試驗中,,Halo結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出驚人的安全性提升,,對于來自迎面的撞擊有很可觀的抵抗能力。雖然有些車手抱怨它可能會干擾一些視線,,但總比絕望地看著一個迎面飛來的輪胎在視野中迅速變大更好,。防撞結(jié)構(gòu)的細則還在研討當中,,有消息說有望在2017年正式用于F1賽事。

  “固若金湯”,,這是在審視現(xiàn)代F1賽車的主動安全性后我的感受,。如果這些安全系統(tǒng)能早一些被研發(fā)出來,也許比安奇還能現(xiàn)身2016賽季,,也許尼基·勞達不用忍受燒傷的痛苦,,也許車神塞納現(xiàn)在還和我們在一起。所以,,阿隆索是幸運的,,他在這次的事故的全身而退,讓我們對現(xiàn)代賽車的安全性有了更多的信心,。賽車首先要安全,,車手才有機會不斷挑戰(zhàn)極限。這篇文章發(fā)布的時候,,我正在上海F1的現(xiàn)場為您拍攝第一手圖片,,請靜候我們的賽事報道吧。(文/汽車之家 許云鶴)

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