有很多车迷朋友都在评论区问,到底什么是F1赛车的“单体构造”。
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首先需要说明的是单体构造这个词其实是源于法语里的monocoque,而monocoque又是源于希腊文里的mono和coque,其中mono是表示“单个”,coque是表示“单元”,字面意思就是单个单元,具体的单体构造是指车身底盘中从悬挂安装位开始向后一直到座舱后部油箱安装位的这一段,该结构有碳纤维增强复合材料制成,坚不可摧但同时它又很轻,主要用来保护车手。
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随着F1赛车的速度越来越快,这项运动的安全也得到相应的提升,但在1985年之前,赛车本身的安全是由每支车队单独负责,而国际汽联几乎无所作为,正因为如此,监管机构才成立了安全委员会来制定一系列的安全规则,其中单体构造的强制性碰撞测试就是其中之一,
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目的是通过限制撞击造成的损害并将事故产生的碎片降至最低,从而大大提高车手的安全。
F1赛车运动中,第一个从事单体构造研发的是60年前的莲花车队,而在这之前,F1赛车的座舱几乎是由管状铝管焊接的框架组成,但当年莲花车队使用了铆接的轻质金属外壳取代了焊接铝管,经过试验后大获成功,但直到1981年,迈凯伦成为了第一支使用碳纤维材料打造单体构造的车队,并在1983年推出F1第一款采用碳纤维模压工艺的单体构造,而它的原创来自大名鼎鼎的约翰巴纳德。
到2000年,因为F1赛车的空气动力学设计被提到了更重要的位置上考虑,此时车队开始将单体构造分解成若干个组成部分,然后通过拼接就可以组成更加复杂的轮廓以满足空气动力学方面的要求。直到现在,整个单体构造的加工仍然停留在纯手工阶段,它通常由12层碳纤维材料放置于模具中叠压而成,而且在每层碳纤维材料之间还会嵌入蜂窝图案的铝层来提高它的强度,然后将整个模具放入真空烤箱中烘烤两个半小时,然后这个烘烤的过程会再次重复两次。
目前F1赛车的单体构造整体重量为35公斤,它相当于同体积钢制材料重量的五分之一,但强度却是钢材料的两倍。从1997年开始,国际汽联开始正式出台针对单体构造的碰撞测试规范,所有车队的单体构造都必须通过测试,否则将被取消比赛资格,另外为了提高单体构造的防穿刺能力,国际汽联还要求各车队必须在最内层加装凯夫拉保护层,以提高车手免受尖锐物品刺伤的能力。
经过试验发现,由碳纤维材料制成的单体构造吸收撞击的能力要远高于其他金属材料,比如碳纤维单体构造可以承受40到70千焦耳每公斤的冲击,而钢和铝只能分别承受12和20千焦耳每公斤的冲击,
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另外,国际汽联还对单体构造的内部空间规定了最大外部尺寸和最小内部尺寸,作为底盘最重要的组成部分,现在F1赛车的单体构造不但具有更强的保护车身的能力,而且还具有很高的空气动力学价值,但通常情况下,空气动力学工程师或多或少都会因为单体构造的结构性强度而做出设计方面的妥协,毕竟车手安全是最重要的。
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