【F1】2020年F1入門觀戰指南:技術篇

擁有許多高科技配備的F1賽車可說是汽車工業的最高結晶,那麼主要構成F1賽車的配備有哪些呢?觀戰指南技術篇為各位對F1賽車的主要配備做簡略介紹。

作者:Athrun

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車架與空力套件

自1981年由McLaren車隊推出首輛全碳纖維車架賽車MP4/1後,F1各車隊都以這種重量輕但強度相當堅韌的材質,以及近年投入的複合材料打造賽車車架,FIA也制定了相關規則以保護車手在比賽時的安全。

空氣力學在F1可說是相當重要的一部份,一般來說空力套件有兩項工作:增加下壓力與減少空氣阻力。加裝空力套件不僅能讓賽車輪胎更為貼緊地面,出入彎時更加穩定,同時還能讓賽車破壞前方的空氣阻力使整體速度更為提升,如果沒有這些空力套件,車手們將難以操控這些動力強悍的賽車。

由於F1將於明年大幅更改規則,因此今年在空力設計規則上差異不大,僅針對部分細節與安全性做了一次更新。

雖然空力套件的部分研發已經可藉由流體力學計算軟體(Computational Fluid Dynamics, CFD)來代勞,但整體來說CFD仍無法完全取代風洞測試,因此大型車隊為了提升空力套件的性能而花費鉅資建造和不斷改良風洞進行研發。

以Mercedes車隊為例,車隊位於英國布萊克利(Blackley)的總部在研發期間都會有上百位工程師日以繼夜的研發新的空力套件,這也是每輛F1賽車開發費用相當高昂的原因之一。

動力單元(Power Unit, PU)

自2000年代後半油價開始居高不下後,油電混合動力成為汽車界在動力來源轉換期的過渡性目標,身為汽車工業頂級結晶的F1自然也不能居於人後。

F1於2014年起正式進入油電混合動力時代後,「引擎」(engine)這個詞已經不能完整概括稱呼F1的動力系統了,目前我們將F1現行的油電混合動力系統稱為「動力單元」,英語縮寫成PU。

一組動力單元由以下區塊組成,雖然構造與工作原理和市售油電混合動力車差不多,但市售車的動力單元主要目的是節省引擎低轉速區域的油耗,F1的動力單元則是加強性能;在經過數年的研發後,各供應商的動力單元基本上都已能提供約1000hps的綜合輸出功率,可說是F1史上性能最強,且能源使用效率最高的動力系統。

引擎本體(internal combustion engine, ICE):1.6公升V6渦輪增壓引擎,最大轉速限制在每分鐘15,000轉。

渦輪增壓機(tubrocharger, TC):限制在每分鐘125,000轉,最大增壓值為3.5bar。

中央電子系統(control electronics, CE):處理動力單元各項運作。

以下三個區塊合稱為能量回收系統(Energy Recovery System, ERS)——

熱能回收系統(MGU-H):由渦輪增壓機驅動,功能為將ICE產生的熱能轉換為提供MGU-K作業的能源,或儲存至ES。

動能回收系統(MGU-K):為2009年賽季引進的KERS進化版,功能為將煞車時產生的動能轉化為電能,每圈有33秒的時間可為賽車額外提供約160hps的動力。

能量儲存裝置(Energy Store, ES):儲存回收的能量以供後續使用。

目前F1共有Mercedes、Ferrari、Renault與Honda等四家車廠為各車隊提供動力單元,各車廠供應的車隊如下表所示。

今年每位車手的動力單元各零組件的使用數量如下,之後每多使用其中一套零組件必需在決賽中退後起跑位置,如果單場更換兩個以上已經超過年度配額的零組件則直接退後到最後一排起跑,同時被更換過的零組件在未來的比賽中只能使用最後更換的套件,以防車手在一場比賽中大量囤積備用零組件。

傳動系統

F1賽車的傳動方式為中置引擎後輪驅動(MR),自1989年Ferrari車隊引進半自動變速箱後,目前的F1賽車已全面採用由碳纖維與鈦合金等等複合材質打造,且擁有8個前進檔位,1個倒退檔位的半自動變速箱,目前的變速箱在電腦輔助下可在0.05秒內完成換檔,使車手們更能專注在攻略賽道上。

目前FIA規定一具變速箱必須連續使用至少6場大賽,如果車手必須在6場大賽期間內更換變速箱,車手需在決賽退後5位起跑位置。

輪胎

F1錦標賽的輪胎指定供應商自2011年起為總部位於義大利米蘭的國際知名廠牌Pirelli,今年Pirelli將於每場大賽中從5種編號配方中挑選3種使用,並依編號順序稱之為硬胎(Hard)、中性胎(Medium)與軟胎(Soft),五種配方輪胎的特性如下表所示。

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