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單體殼(monocoque)是F1賽車上最重要的車手安全保護倉。這個在高溫下烘烤製成的碳纖維殼體能在極端狀況下保證車手的生命安全。

1簡介

通過加拿大站寶馬車隊庫比卡的事故實例可以發現,雖然庫比卡的賽車在高速衝撞后,車體徹底支解,但是駕駛艙卻完好無損,正是這一道堅固的安全防線保護了庫比卡。F1賽車的駕駛艙總成有一個專業的名稱,叫單體殼(monocoque)。下面,我們將之前做過的技術介紹附在文章末尾,希望對於車迷了解相關方面的知識有所幫助。
作為F1賽車的另一個「心臟」,單體殼(monocoque)是F1賽車上最重要的車手安全保護倉。這個在高溫下烘烤製成的碳纖維殼體能在極端狀況下保證車手的生命安全。下面我們將從歷史談起,一同剖析這個超高強度的高科技設備是怎樣讓F1車手在死神手中揀回老命的。

2單體殼的歷史

威廉姆斯車隊合成部門主管——布賴恩-奧-魯爾克(Brian O』Rourke)表示:「單體殼(monocoque)在F1賽車上扮演著最核心的安全形色」。從傳奇的F1設計師、前蓮花車隊領隊科林-查普曼(Colin Chapman)開始,F1賽車便變得越來越安全了。在1962年的蓮花25型上,技師首次用鉚釘加固的輕金屬殼體替代了傳統的管狀框架座艙,這是引入F1賽壇的第一具單體殼。但是第一具真正意義上的碳纖維單體殼卻是邁凱輪在1984年引進的。從那開始,碳纖維單體殼便被作為保護車手的第一設備沿用至今。而國際汽聯對單體殼越來越高的強度要求,則使這項設備對於車手的保護顯得愈發重要。
「在發展一輛賽車時,我們有兩個目標:一是打造一輛足夠快的戰車,二是盡一切可能保護車手的安全。從那些嚴重的撞車事故中你可以看到單體殼對F1車手的保護能力,通常情況下賽車已經支離破碎,但是車手卻能安全的從駕倉中爬出來,這一切都是單體殼的功勞。」魯爾克說道。

3單體殼的構造

單體殼由昂貴的碳纖維製成,這種材料的強度是鋼的兩倍,但是質量只有其5分之一。在F1戰車上,每一克都是有價值的,因此這是單體殼為什麼要選用碳纖維打造的重要原因。目前F1戰車的單體殼總共由12層碳纖維組成,需要附帶說明的是,每一根碳纖維只有人頭髮絲的五分之一粗。在製造單體殼時會將一層蜂窩狀的鋁鋪設在兩層碳纖維之間,然後將其放入高溫高壓的烤箱烘烤,等單體殼成型變硬大概需要兩個半小時。
但是現在,通常會將烘烤的程序重複兩次以上,這主要是為了達到更高的強度要求。雖然現在F1戰車使用的單體殼已經能夠應付最惡劣的事故了;但是為了保證車手的安全,賽車車體本身還必須達到一定的韌性,這就是我們通常看到車隊進行的車鼻、側箱、車尾撞擊測試,此時車身的作用相當於裝配在單體殼上的吸能包,以吸收車身在撞擊條件下的衝擊能量。

4檢驗單體殼

從1985年開始,國際汽聯頒布了撞擊結構和單體殼在負載情況下的動態和靜態撞擊測試條例,而且現在這些條款變得越來越苛刻。在此之前,這些安全檢驗工作都交給車隊自己去做,所以各車隊戰車達到的強度要求,或者叫對車手的保護能力是參差不齊的。而當新的安全規則頒布后,不僅保證了更高的安全標準,而且現在每一支車隊都必須嚴格遵守。
國際汽聯主席馬克-莫斯利(Max Mosley)表示:「不是每支車隊都能通過安全測試便表明了撞擊測試的重要性。」F1賽車的撞擊測試通常在國際汽聯的監督下進行,地點是在英國貝德福德郡(Bedfordshire)的大型撞擊測試中心。其具體測試流程是這樣的(以正面撞擊測試為例):首先將車鼻安裝在單體殼上,然後將油箱裝滿同等質量的水,並將一個由六點式安全帶捆綁的假人安裝在座艙內。此時整個測試包的總質量為780公斤,撞擊面是一堵堅固的水泥牆;等一切準備就緒后,賽車以14米/每秒(約合50.4km/h)的速度撞向水泥牆。與之相似,側箱、尾部等部位的測試也照此進行。順便提一下,民用車輛也要進行相關的安全撞擊測試,只是執行指標不一樣而已,下面是二者的簡單對比。

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