2020/12/02

2020 F1 巴林大賽分析:方程式的安全防護底線-探討F1安全防護

2020 F1 巴林 GP 的戰況平淡無奇,然而意外事件卻是令人印象深刻!本篇淺談材料科技與方程式賽車安全防護建構,建築在意外與希望中的曙光!一級方程式一路走來,其目標是為了刺激汽車產業的進步,在高速、高壓、高強度的競爭環境下,透過技術研發、資金灌注、賽事探索與「強制改變規則」等。

作者:玩車趣

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淺談材料科技與方程式賽車安全防護建構,建築在意外與希望中的曙光!

2020 F1 巴林 Lance Stroll 意外 起火
圖片來自:F1官方網站 www.formula1.com

2020 F1 巴林 GP 的戰況平淡無奇,然而意外事件卻是令人印象深刻!高速、大動力、高下壓力需求,根本就是無敵星艦 Mercedes 軍團的天下,要不是 Sergio Perez 意外縮缸、 Lance Stroll 被剷翻,否則粉紅賓士也非常有機會填滿頒獎台。至於紅軍面對這條賽道,所拿出來的壓箱寶,果然不出筆者的猜測,又是降低下壓力換取賽車尾速,再次讓車手踩著溜冰鞋賭命上陣,經過多年拿車手安全的豪賭,至今毫無進步!

F1 法拉利 Ferrari Charles Leclerc #16
圖片來自:F1官方網站 www.formula1.com

一級方程式一路走來,其目標是為了刺激汽車產業的進步,利用有如戰爭的比賽競技,在高速、高壓、高強度的競爭環境下,透過技術研發、資金灌注、賽事探索與「強制改變規則」等等,一級方程式成為了人類最尖端的賽車運動之一,所帶來的影響不但走出了賽道,更踏入了各個產業鏈。其中,巨大的動力是最令人熱血彭湃的選項,從排氣量、多缸數、增壓、混合動力一路走來,也是觀眾最容易察覺的改變。

F1 賓士 Benz Lewis Hamilton #44
圖片來自:F1官方網站 www.formula1.com

如今,人類已經可以輕易壓榨出超乎想像的巨大動力,就像未來戰鬥機的設計一樣,科技針對動力的關鍵已經大幅突破,如何強化駕駛面對綜合「壓力」的對抗,反而成為了追求極端性能的封印!由於沒有超大型戰事爆發,航太科技其實是以待機的狀態緩步進展,機體延壽、提高CP值、大量電子更新,成為了產業活下去的「顯學」。相較之下,一級方程式面對「電力」即將帶來的動力革命,同樣面對了「人體極限」與「安全性」提升的兩大鑰匙!

F15 EX戰機
F15 EX戰機 (圖片取至網路)

筆者認為一級方程式對於汽車產業,的確有所啟發與科技引導。然而真正下放到市售車的「性能科技」確十分有限,無論是哪一個階段,真正享受到正統 F1 科技加持的市售車,很可能只有 Ferrari 、 McLaren 與賓士的旗艦超跑,或是當年 BMW 自然進氣 V10 ( BMW S85 )引擎能夠沾沾金粉,其餘所謂的科技移轉,大多是一種廣告手法運用。因此一級方程式這一路走來最大的貢獻,如果要筆者訂下一個註解,我會選擇「安全提升」這個選項!

BMW S85 引擎
BMW S85 引擎 (圖片取至網路)

今天先撇開電腦輔助、制動系統、空力設計、底盤研發,所帶來的安全提升, FIA 與一級方程式所帶來的「硬式」安全防護,真正幫助了所有賽事與市售車輛安全提升,雖然很多科技或創意並不一定來自於此,然而透過 F1 的激烈賽事考驗、巨大資金加持、大會規則把關,這些安全裝置或是創意,得到了真正的發展與釋放!我們緬懷過去的種種犧牲與付出,更感謝這些犧牲大幅降低了賽事風險,讓人類能更加安全的追求速度與科技。在這裡筆者分享專業賽事分析 Hanss Lin 林帛亨的貼文鏈結,這些血的代價讓人類看到了光明。
(警告!鏈結有血腥畫面,請自行斟酌評閱,點擊後會先進入 FB,再請點擊進入連結訊息)
https://www.facebook.com/hansslin/posts/4114525845228602

F1 Helmuth Koinigg 斷頭 車禍
(圖片取至網路)

網路上對於「 Halo 」與「 Aeroscreen 」已經有相當多的討論,它們的「功用」想必也無須再說明。本次「 Halo 」系統保護了車手的頭部與頸部, Halo 防止了 Romain Grosjean 直接被斷頭,也就是直接「硬扛」與鐵製欄杆的撞擊。為了對抗直接的撞擊,我們必須先了解幾種目前 F1 主要使用的材質,也必須了解它們最佳的運用與製造方式。面對撞擊的壓力,碳纖維 Carbon fiber 是非常優秀的素材,質輕、強韌、塑形容易是它最大的優點,而目前都會混編織其它種類的纖維材質,而使用不同的化合樹脂也是關鍵,因此「碳纖維複合材料」(碳纖維強化聚合物)是非常多元,同時功能性可以任意調整的素材。

2020 F1 巴林 Lance Stroll 賽點車隊
(圖片來自:F1官方網站 www.formula1.com)

在製程上也有許多不同的加工方式, F1 所使用的製程是目前最尖端的方法,因此才能發揮超高的抗拉力與強度,加上「編織」與物體「造型」設計上的技巧,碳纖維複合材料才能真正達到教科書上的超強能力。但是天下沒有完美的材料,只有適性而用的素材,面對尖銳物體的單點穿刺,碳纖維製品面對衝擊力集中於單點時,會發生刺穿纖維編織與構成,產生方向性的斷裂或破損。所以需要「硬扛」撞擊並且毫無潰縮空間的「 Halo 」,其內部還有同樣重量輕、強度高、抗腐蝕、抗拉強度都十分優秀的鈦合金骨架,以確保遭到硬物單點撞擊時,表面碳纖維複合材質的硬基底,而整個 Halo 結構重量約在 7KG~7.5KG ,因此本次的英雄「 Halo 」其實是一大塊配合特殊抗壓造型的鈦合金。

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