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极速致死

2005-07-21 09:39 作者:吴戈 2005年第23期
如果技术、时间和成本都不受限制,赛车会是什么样?

“无级方程式”

F1赛车能在5秒内加速到200公里/小时以上,经常以200公里的时速转弯,侧向过载可达4G,最高时速超过350公里。为此付出的代价不止是车手比赛后会脖子痛,在2004年6月美国站,小舒马赫的赛车撞上赛道防撞栏,瞬间承受的过载达78G,此前马萨在加拿大站也撞上轮胎护墙,过载竟高达113G,如果没有头颈保护系统和驾驶舱防撞系统等安全措施,弄不好飞出去的很可能是一颗戴着头盔的脑袋。

小舒马赫为此足足休息了半年,其实F1现在的车速已大大超过了赛道的安全保障范围。但国际汽车联合会主席马克斯·莫斯利采取的降低车速的新规则仍不断被抵消。四槽轮胎采用仅仅两年,轮胎厂商就使新轮胎比改革前还要快。2005年赛车空气动力组件的新规则理论上能使下压力减少25%,单圈成绩仍不断被刷新。国际汽联不得不规定从2006年开始用2.4升V8发动机代替现有的3.0升V10发动机。不过车手们并不领情,戴维森说:“比赛过后脖子疼是F1赛车的一部分。速度放慢,还有什么意思呢?”威廉姆斯车手韦伯甚至认为V10发动机都不够格,F1应该使用V12发动机。

如果技术、时间和成本都不受限制,赛车会是什么样?至少时速超过300英里(482.7公里)很容易,但就连以标新立异著称的赛车设计师特雷弗·哈里斯也说:“这是很荒谬的,车手是在玩命。不光比赛过于危险,他的血管也将临近爆炸的边缘!”按他的说法,这将是检验人体承受极限的赛车,不应该由工程师来监测赛车的遥测数据,而应该有一群穿白大褂的人来监测车手的生命特征,“那根本就不是比赛,而是制药公司和医生们的一场战争”。

在20世纪的大部分时间里,赛车对汽车发展的作用,如同战争对飞机发展的作用一样,它是技术突破的试金石,“比赛改善了汽车”并不仅仅是广告词。60年代,赞助商的美元滚滚而来,赛车的技术水平和速度魔术般地飞跃,同时飞跃的还有车手的危险性。从此,规则制订者的头号任务就是让赛车慢下来,主要手段是禁止最新技术的应用。结果今天的赛车在很多方面并不比日常使用的最好汽车先进。英国空气动力学家马克·汉德福德说:“奔驰E级车有电子稳定控制、新一代防抱死刹车等等,所有这些都是一级方程式赛车不允许的。”

赛车上的空气动力翼面与飞机机翼相似,不过它们是倒置的,目的是增加向下的压力,保证转向时的抓地力,从而提高转弯时的速度。1966年的Chaparral 2E加拿大—美国优胜杯赛车首次系统提升了抓地力,1970~1972年第一代翼板就使印第车赛的单圈速度从273.5公里/小时跃升至315.4公里/小时。组织者刚刚对此加以限制,70年代末又出现了更有效的“地面效应”技术,它利用车身底部的特殊通道在车与地面之间产生低压区,增强抓地力。F1赛车在时速241.3公里时可产生约1135公斤抓地力,如果不受限制,10倍的抓地力也能达到,只要抓地力超过车重,赛车在一段半筒形的赛道内头朝下行驶也不奇怪。从1970年的Chaparral 2J参加加拿大—美国优胜杯开始,设计师还用带风扇的底盘产生类似吸尘器的抽吸作用,但1978年类似的布拉汉姆BT46B在F1瑞典站刚赢了一次,“地面效应”和抽吸技术立刻双双遭禁,1983年出现了车底必须平坦的规则。如果这两项技术一起应用,赛车的下压力与阻力之比可以从现有的3∶1提高到20∶1,转弯时最大过载可从现有的3~5G轻松地提高一到两倍。

如果没有限制,最容易想到的就是使用小型燃气轮机。1968年,乔·伦纳德就用普·惠公司的直升机涡轮轴发动机差点赢得印第500大赛,但立即遭到封杀,因为再下一步肯定会有人用火箭发动机,还会用反推火箭来减速。80年代,因为允许使用特殊燃料和涡轮增压器,印第赛车的老发动机Offenhauser就达到了1000马力,今天的发动机短时可达6000马力。F1赛车3.0升的发动机约有900马力,在1989年禁止采用涡轮增压器前,1986年达到过1100马力,本田性能发展中心的副主任罗伯特·克拉克说:“如果能采用涡轮增压器,每升1000~1200马力也不是不可能。”但问题并不是需要多少马力,而是可以利用多少马力,这取决于轮胎橡胶的耐热和耐磨能力。其实,利用新的橡胶材料和工艺、计算机控制和电传操纵、主动悬挂(10年前被F1规则禁止)等措施,赛车性能还有很大空间,利用高技术材料,车身最多还能减重一半。

然而,由此带来的弯道速度人体将无法承受。2002年,得州的一次印第车赛就因多数车手感到头疼和眩晕而取消,当时车速只有378公里/小时。时速超过300英里时,车手承受的过载就可能超过战斗机飞行员。飞行员最多可以承受9G,利用最新抗荷服可达12G,50年代宇航医学先驱约翰·P·斯塔普在火箭滑轨上承受过40G,但持续的过载是另一回事。即使依靠新一代抗荷服、高技术药物甚至遗传工程,将来车手能承受10~15G,也很可能没有足够的力气来转动方向盘。

安全措施的提高余地远不如速度潜力,战斗机的弹射座椅反应不够快,美国空军科学家特德·诺克斯说:“拉下手柄后,头300毫秒内无法完成多少动作,但这在赛道上是一段很长的时间了。”还有人设想将车手装在充满液体的小舱内,或者在赛道的缓冲区用硅基泥浆代替草坪或沙地。因此,对不受限制的赛车,设计师托尼·索思盖特说:“现实地说,必须有一些规则,否则就离题太远,走向荒谬了。”

盐湖狂飙

如果纯粹为了速度,就必须抛开弯道,美国西部的一些盐湖正好提供了天然的场地,这些耀眼的白色地带往往延伸数万英亩,平坦犹如航空母舰的飞行甲板,坚硬犹如混凝土。虽然强烈反射的阳光能把人烤焦,但盐地却始终凉爽而潮湿,以每小时300英里的速度行驶也不会爆胎。这些盐湖中最著名的是盐湖城以西干涸的邦纳威尔盐湖,每年夏天和秋天,这里就挤满了几乎所有种类的赛车、摩托车和自行车,最主要的比赛是每年一度的邦纳威尔速度周,由南加州计时协会和邦纳威尔国际公司举办,自愿参加,打破纪录也没有任何奖励,只有超过每小时200英里的人可以加入自己的俱乐部,因此很多人只为飙车而来。邦纳威尔盐湖的赛车潜力1896年就被发现,1914年有人首次创下228公里/小时的非正式纪录,到1949年,这里已成为世界汽车和摩托车地面速度纪录的标准场地,300、400、500和600英里/小时大关被先后突破。到2004年10月,连电动车也开始冲击394公里/小时的纪录。

盐湖赛车最著名的角逐是美国人和英国人围绕汽车超音速纪录而展开的。

1983年10月4日,英国人理查德·诺布尔驾驶“猛冲2”创造了时速1019.89公里的纪录,这辆车重10吨,装一台英国“闪电”战斗机的罗·罗Avon 302喷气发动机,推力7718公斤,功率60000马力。纪录保持14年后,1994年5月诺布尔的“猛冲SSC”正式向音速发起冲击。

超音速贴地行驶非常困难,用设计师艾尔斯的话说:“如果车头抬起一度或半度,车身就会飞起来向后翻,过载达到40G。但如果车头下沉,又会钻地。”因此“猛冲SSC”的设计过程动用了航空领域的计算流体力学软件和超音速火箭滑轨模型试验,从30名报名的驾驶者中初选出的8名也都是飞行员,最终确定了英国空军战斗机飞行员安迪·格林。

该车车体由铝、碳纤维复合材料和钛制成,长16.46米,宽3.65米,重7.11吨,安装了两台“鬼怪”战斗机上的“斯贝”205喷气发动机,单台推力11350公斤,最大速度时总输出功率10万马力,相当于1000辆福特家用车或145辆F1赛车,16秒内能从0加速到965公里/小时。最大速度时四个实心铸铝车轮转速高达8500转/分,轮缘要承受35000G的过载,由于前轮空间不足,由两个前后交错排列的后轮操纵转向,减速主要靠直径2.28米的减速伞。

1996年秋,“猛冲SSC”来到美国内华达州黑石沙漠,与“美国精神号”争夺超音速汽车桂冠。虽然重量和外形更好,但9月4日开始试车的“美国精神号”很快因发动机吸入异物而打道回府。“猛冲SSC”抓住机会,在9月25日创造了1149公里/小时的新纪录。10月13日,距耶格尔突破音障50周年前一天,安迪·格林首次突破音速,往返分别达到1229.5公里/小时和1223公里/小时,漫天的尘土使人类首次在汽车头部看见了超音速的典型特征——激波,事后赛道上几乎看不见车辙,因为地面已经被激波压成粉末。不过由于第一次冲刺后,减速伞未打开,“猛冲SSC”开得太远,未能在规定的一小时内开始返程,纪录未被承认,15日才分别以平均1227.7公里/小时(马赫1.020)的成绩奠定胜局,这个速度超过了大多数飞机。“美国精神号”最高只达到1023公里/小时,但目前克雷格已定下至少1240.5公里/小时的目标。

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