[F1专栏] F1轮胎气体之谜

作者: 时间:2020-06-09M慧生活963人已围观

轮胎在F1史上的地位重要之至,2001-2006年甚至引发过着名的「轮胎战争」。FIA主席Max Mosley为了遏制车队预算由于轮胎竞争而大幅飙高的趋势,决心自2007赛季起恢复单一轮胎供应商制度。崇尚竞争精神的Michelin因不满此项制度而退出F1,Bridgestone自本赛季开始再次成为11支车队共同的轮胎供应商,长达6年的「轮胎战争」方告结束。Bridgestone获得「独家经营权」之后,绰号「黑色甜甜圈」的比赛用轮胎似乎并没有受到车迷应有的重视!事实上不论你的赛车状况多好、空力套件性能多幺优异,与地面接触产生摩擦力还是要靠着这四条轮胎。由于橡胶配方已被限制,今年的目光焦点转移至胎内填充气体!

[F1专栏] F1轮胎气体之谜「泡胶化」现象通常在车手在路缘石、甚至平坦赛道路面发生轮胎锁死(尤其是前轮)时所产生,后遗症则是轮胎行驶时剧烈震动。
F1车队用什幺气体给赛车轮胎充气似乎并不重要,不过事实上气体对于胎压和胎温的影响都十分关键。当轮胎表面温度随着赛车行驶逐渐升高时,气体随温度膨胀的速度导致胎压升高。同样,气体从轮胎胎体内部向外导热的能力对于控制胎面温度也十分重要。这种降温效应减弱了轮胎泡胶化的倾向。轮胎结构温度越低,胎面就能忍受越高温,同时可避免胎面和轮胎胎体之间的泡胶化现象。多数赛车手都对「泡胶化」(flat spot)不陌生,这个现象通常在车手在路缘石、甚至平坦赛道路面发生轮胎锁死(尤其是前轮)时所产生,后遗症则是轮胎行驶时剧烈震动。

车队究竟用什幺气体来给赛车轮胎充气一直是大家感兴趣的话题。通常认为氮气是没有争议的答案,但是Bridgestone声称经过乾燥处理的空气才是最普遍应用的轮胎气体,这能为供应商省下在全球範围运输罐装气体的开支。大概是F1车队在维修区用氮气钢瓶来调整胎压让电视观众们产生误解,但那是因为他们没有压缩机和乾燥机,只有Bridgestone轮胎人员才有。那也就是说,讲到氮气,车队使用的气体精确地来说「无氧氮气」(否则其成分就接近于空气)。无氧氮气尽可能驱逐了汽缸内的其他气体,确保压力仅来自于氮气本身。

[F1专栏] F1轮胎气体之谜F1车队在维修区用氮气钢瓶来调整胎压让电视观众们产生误解,但那是因为他们没有压缩机和乾燥机,只有Bridgestone轮胎人员才有。
然而,乾燥空气并不是F1车队唯一的选择。如果某支车队能找到一种热量更稳定的气体,将内胎胎面温度更大幅度地降低,其优势是显而易见的。现在多数F1赛坛人士相信Ferrari车队使用二氧化碳填充轮胎,但大家只猜对了一半。事实上它是一种根据赛车轮胎的要求,按照一定比例混合的氢氟碳化合物,其複杂程度远远超过了一般人的想像。氢氟碳化合物(Hydro Fluoro Carbon)简写为HFC,这是一种製冷剂,离我们的日常生活非常近,冰箱和冷气都会用到它,只是在成分比例上略有差别。

据美国《赛车工程学》杂誌披露,Ferrari车队在北义大利Monza拥有一支由工程师Andrea Seghezzi率领的队伍,联合义大利Gruppo Sapio公司从事F1轮胎气体的研究工作,其目标是寻找最适合F1轮胎使用的气体。这种研究不仅在实验室中进行,更进行实地赛道测试。

[F1专栏] F1轮胎气体之谜Ferrri车队在比赛时混合50%的R404A和50%的二氧化碳混合后充入轮胎。
实验后Seghezzi和他的队伍发现,HFC化合物能够有效的将轮胎在运行中产生的热量传导到轮圈上,然后由轮圈扮演散热器的角色,将热量传递给外部的空气、让热量从轮胎胎体转移。最终作用是保持轮胎内部较低的气体温度并维持相当稳定的胎压。这种方法对于使用铝或镁质轮圈的F1轮胎来说尤为有效,因为铝或镁具有极高的导热性。Seghezzi带领的队伍和Gruppo Sapio公司在进行多次的实验和赛道测试后得出的结论是:使用52%的四氟甲烷(Tetrafluoroethane),加上44%的五氟乙烷(Pentafluoroethane)和4%三氟乙烷(Trifluoroethane)配製的一种氢氟碳化合物(HFC)——R404A製冷剂最适合用于赛车轮胎的填充气体,比赛时则混合50%的R404A和50%的二氧化碳混合后充入轮胎。

轮胎厂不只是在比赛前将轮胎交给车队就结束工作了,两大轮胎厂每一站都要带1500条轮胎到比赛赛道、在每一支车队中都配置了测试工程师(负责测试与记录轮胎工作温度、胎压、磨损位置与磨损情形)和比赛工程师(负责对车队如何选用轮胎进行建议),在大型队伍中甚至配置更多人手。Ferrari愿意在几乎不被同行人士注意的轮胎气体上仔细钻研,并花费每年几亿美元的预算、其世界冠军的名号的确实至名归。

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