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撞碎了也没事揭秘F1赛车为什么安全

时间:2018-07-05 15:28

来源:未知作者:北京赛车pk10点击:

  在上周末进行的2016赛季F1澳大利亚揭幕战中,阿隆索在尝试超越古铁雷兹的时候发生严重撞车事故,我们在转播之下看见阿隆索从一堆废铁中爬出来,我不禁为他捏了一把汗。赛后,他还一本正经的说:“我得赶紧爬出来,因为我妈妈也在看电视”……

  从视频中我们可以看到,这是一个相当高速的弯道,阿隆索试图利用晚刹车点从外道超越古铁雷兹,但古铁雷兹的刹车点却早于阿隆索的预期,因此躲避不及撞在了一起。阿隆索的赛车先是撞向赛道旁50米的指示牌,然后冲出赛道,在沙土区中发生翻滚,几乎是在空中飞向赛道尽头的护栏的。

  在这个过程中,他的赛车碎片已经洒落一地,被撞成一堆废铁。这次事故也引发了赛事红旗,所有车手回到维修站,等待救援和清扫结束后比赛重新滚动发车。因此,这场事故一定程度上影响了比赛的进程。

  阿隆索爬出赛车后,迈凯伦的新车几乎只剩下了单体结构。赛后的身体检查中,证明了阿隆索身体并无大碍,古铁雷兹也安好。为什么F1赛车可以在这样惨烈的事故后,保证车手的安全?我们想抛开这次事故对这场比赛的影响,聊一聊F1赛车的安全性。

  保障F1安全的因素多种多样,其实跟我们民用车有一定的相似组成,归纳起来就是:被动安全,束缚系统,赛事救援以及赛事硬件条件。其中,单壳体车身堪称最重要的被动安全设计。

  单壳体车身由碳纤维和蜂窝状铝板材料在车体模型上“粘贴”成型后,最多的地方可能达到60层,经过高温高压下结合而来。作为重要的结构部件和安全设备,对于单壳体车身的要求是强度越大越好。这种材料的强度是钢的两倍,但是质量只有其5分之一,因为在F1赛车上,每一克质量都是非常宝贵的。这种结构又被称为“三明治”结构:两外层为碳纤维,中间是蜂窝状铝板。单壳体车身虽然仅重35公斤,但是它却十分坚固,被喻为车手的生存舱。

  除此之外,燃料、机油和水都无法渗透到驾驶舱,而且驾驶员必须在五秒钟之内全身而退,除了解开安全带和拆下方向盘之外不拆卸任何部件的情况下。因此,这里我们又会引入一个概念,叫做“逃生时间”。在事故之后,车手必须第一时间逃离驾驶舱,以避免赛车起火甚至爆炸带来的伤害。

  实际上,车手逃生一直是F1安全系统的一个争议点,在本赛季开始之前,关于封闭驾驶舱的提议一直没有停止,而F1也确实在测试一些新东西,比如被戏称为“人字拖”造型的halo半封闭式座舱盖方案,而红牛车队也提出了加装挡风玻璃的半封闭座舱。影响封闭驾驶舱和半封闭驾驶舱实行的最重要因素就是他们无法很好的保证车手的逃生时间,它们将车手的逃生变得更加复杂了。

  在这次阿隆索严重事故之后,外媒普遍的看法还是如果此时已经加装了Halo系统,阿隆索将无法在那么短的时间里逃出赛车。

  在单壳体结构周围的车身结构都是可变形的材料,他们能极大程度的吸收碰撞时产生的能量,换句话说,除了单壳体结构是坚不可摧的之外,其他结构几乎都是高度吸能的安全设计理念设计,这也解释了为什么在碰撞后赛车往往惨不忍睹,而车手却安然无恙了。

  在翻滚中,车手背后头顶支撑结构能避免车手头部受伤,它是由金属和复合材料制作而成的。在单壳体车身的内侧翼,有碳纤维和Zylon构成的6mm保护层,Zylon材料是什么?它是制作防弹背心的材料,这层结构能有效防止车身碎片进入驾驶舱伤害车手。

  车手的座椅是一个塑料铸件,量身定制,以提供最佳的支撑。自1999年以来,规则规定座椅并不是赛车的固定部分,在发生事故后可以被拆下,从而降低车手脊髓受伤的风险。F1安全带都是六点式的,同喷气式战斗机的类似,有两条肩带、两条腰带和两条腿带的固定。在比赛之前车队技师会将其调整到最佳的位置,而当发生事故之后,车手可以用一只手迅速释放安全带逃生。

  安全带的功能很明显:在发生事故的情况下,安全带应该在“头颈支持系统”(HANS)配合下能够保护车手免受与方向盘撞击的伤害,同时它们还可以吸收部分冲击能量。

  HANS系统的全称是Head and Neck Support Device,即头颈保护装置。自2003赛季起FIA规定每一位车手参赛时都必须佩带HANS系统,以确保安全。HANS系统与车手头盔以及安全带连接在一起,当车手遭强力撞击时,可以保护车手的头部不会撞向方向盘,颈部不会因冲击过大而扭伤。这一项技术最初源于美国的一项赛事,随后被F1认可并引入到正式比赛中来。

  话说回来,除了赛车和各种安全系统对车手的保护以外,F1的赛车手由于受到严酷的比赛条件,需要具备比常人更强健的体魄。举例来说,他们需要更加注意颈部力量的锻炼。一辆F1赛车在全力刹车时减速力道最高可达5个G力,脖子的肌肉必须要承受高达35到40公斤的重力,过弯时的横向离心力至少相当于3~5个G值。

  一位车手,头部的重量是5公斤左右,加上现在F1的头盔,1.2公斤左右,假设过意大利Monza的那个大弯,差不多5G的离心力,等于车手的头颈肌肉要承受30公斤左右的横向力量,这仅仅是一个弯,一场比赛下来上千个弯,对车手颈部肌肉与脊椎骨是严峻的考验,所以F1车手对颈部肌肉的锻炼是重中之重。

  自从1953年开始,头盔一直都是F1必备的保护装备之一,像车型一样,头盔的设计和材质不断在进步。但不可否认的是,头颈部依然是F1赛车手最容易受伤的部位。

  首先,头盔越轻越好。头盔越轻,能使车手在加速、减速和转弯等造成的G-force离心力较大情况下,尽量减少对车手头部和颈部的压力,鞭打式损伤的风险也越小。其次,头盔强度越强,碰撞时吸收冲击力的能力就越强。

  F1对头盔有严格的要求,只有FIA授权的头盔才能使用,头盔需要经过极端的变形和碎裂测试,主要是由碳纤维、聚乙烯和耐火芳纶(防火材料)制成,而护目镜则是由LEXAN树脂制成,这种材料不仅强度高,还能防火,清晰度也非常好。

  在护目镜上,有几层护目镜薄膜,如果在比赛过程中护目镜沾上了污渍,车手可以选择撕下一层薄膜以保证安全驾车的视野。这一切细节的设计,都是为F1赛事安全和车手安全所服务的。对了,罗斯伯格介绍2016款头盔时曾提到它的价格,约是10000~15000英镑的样子。

  车手穿的衣服,自1975年以来一直要求具有很强的阻燃性,以便在发生火灾时提供保护。现在的F1赛车服共有五层,主要的材料是Nomex,它同时具备重量轻和阻燃的特点,可以经受住约300-400摄氏度的明火高温而不被点燃。

  除了赛车的安全型设计,以及赛车手的安全装备以外,高水平的赛事救援和严谨的赛事安全规定也同样重要,甚至赛道的客观条件也是保障车手安全的重要指标。

  以医疗救援为例,医疗救援已经成为了每一场F1比赛的重中之重,医疗救援的反应速度在一些重大的事故中将直接决定车手的生死。

  每场比赛都有数组医疗队员在不同的地方待命,共有四个“S车”(Salvage cars)装备有救援切割机和灭火器等设备,有两台“R车”(Rescue cars)载着急救医生奔赴事故地点。他们能在事故发生的30秒以内到达赛道的任何地方。对于受伤严重的车手,将有医疗直升机直接将其送到最近的医院救治。

  在比赛指令方面,一旦有事故发生或者遭遇极端天气,赛事干事会根据事故情况判断是否需要变换比赛旗帜,出动安全车或者停止比赛。

  如果是小事故,赛道上没有赛车碎片,一般会打出分赛段黄旗,提醒所有车手小心驾驶;如果事故严重,需要清扫赛道,拖拽事故赛车或者救援,甚至修复赛道防撞墙,赛事可以选择出动安全车。而安全车也有两种,虚拟安全车和实际安全车。虚拟安全车仅仅是限速行驶,而实际安全车往往会带着车阵进行数圈的比赛,直到赛道恢复原来状态。

  这一次阿隆索的事故,由于赛道上有太多的碎片,需要大量时间清理赛道和修复防撞墙,赛事直接以红旗叫停了比赛,等待救援和清扫完成后再滚动发车。

  这些复杂的赛道指令能够充分保障车手的安全,也往往能成为改变比赛进程的转折点。

  最后,我们想要简单聊一聊近年来后果最为严重的一次事故,2014年日本站,当比赛进行到第44圈,雨势逐渐增大,索伯车队的苏蒂尔在七号弯失控冲出赛道,并引发赛事黄旗。一圈以后,马努西亚车队的法国车手比安奇在同样的位置失控,正好撞上为苏蒂尔救援的牵引吊车,情况危急。安全车出动后,FIA宣布提前结束这场比赛。

  在长达九个月的抢救之后,比安奇与世长辞。他是21年来首位因赛道事故去世的F1车手。事故调查显示,比安奇的赛车钻到吊车底部并撞上护墙,赛车撞击力为58.8倍重力。对车辆之间的撞击来说,这个数字并不大。

  不过比安奇的赛车撞进吊车底部时,车前半部发生下陷,他的头盔也直接撞到了吊车,产生的实际撞击力则高达254倍重力。比安奇赛车失控时的时速是213公里,2.61秒后以126公里每小时的时速撞上吊车,赛车撞击吊车时的角度是55度。

  据国际汽联安全委员会官员介绍,比安奇在赛会出示黄旗后并未充分减速,导致他直接冲向了吊车底部。但这显然不是这次惨剧的唯一原因。实际上,这场比赛一直遭受着台风暴雨的威胁。FIA的各项指令饱受争议。赛前曾有人建议比赛应该提早举行,来避免台风“巴蓬”带来的糟糕天气的影响,未被采纳。另外,苏蒂尔事故后是否应该立即出动安全车,而不仅仅是打出黄旗,一直是被争论的一个焦点话题。

  在尖端的保护系统下,阿隆索在事故中得以全身而退,这是他的幸运,也是所有F1车迷的幸运。然而在22年前,同样是在F1赛场上,车王塞纳的丧生则成为我们心中永远的痛。

  科技一直在进步,但是赛车,依然是一项危险性极高的运动项目,安全,也只是一个相对的概念,绝对的安全是不存在的。F1能继续做的,是作为量产车的试金石,在汽车安全设计和赛事保障方面不懈的探索和追求。

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