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走进我们生活的F1(2)
http://www.100md.com 2018年9月1日 《百科知识》2018年第17期
     目前,一些民用车辆也移植了定速巡航模式。这样一来,驾驶员尤其是从事跨省运输的大货车驾驶员,在高速公路上长时间开车时,可以不用一直把右脚放在油门踏板上,由此减轻了体力的消耗,缓解了长时间驾车的疲劳。

    后视镜电加热

    雨天,开车的人常会有这样的困扰:在变道转向时想看看后视镜,却发现镜片上都是雨滴,淘气的水珠“躺”在后视镜上造成的漫反射,令司机无法看清后面的路况,很容易发生追尾和侧碰。有些谨慎的司机会因此在变道时放慢车速;但这样一来,往往造成路面拥堵,尤其是在大城市。

    其实,同样的难题在F1比赛中也出现过。因为F1的一个赛季通常是从每年的3月到当年的11月。这段时间,各车队要从揭幕战的大洋洲越过千山万水到我国的上海,之后回到欧洲,辗转北美,最后在中东的阿布扎比完成最后一站比赛。也就是说,各车队全年几乎要走遍世界各大洲。因此,在比赛中邂逅大雨在所难免,例如1993年的英国站、1996年的西班牙站以及1997年的摩纳哥站都是在滂沱大雨中进行的。由于整个赛道都是车轮带起的水花,致使车手头盔上的护目镜、驾驶舱两边的后视镜上全是水雾,车手无法看清身后的车况,导致擦碰、追尾事故不断,巨大的损失也令车队老板叫苦不迭……

    如何解决雨天后视镜积水的问题呢?

    技术人员的智慧是无尽的,他们尝试着在后視镜内安装一个加热电阻:一旦遇到雨水,电阻就会通电发热,将镜片上的水珠蒸发掉。小小的一个改进技术立刻缓解了在雨中比赛的困扰,提高了赛车的安全性。

    如今,很多家用汽车都配备了后视镜自动加热装置,一些高端汽车甚至进化出一套利用雨滴感应器和空调系统自动进行后视镜加热的装置,这些对于雨雪天气的出行都是非常实用的。

    动能回收与混合动力

    F1雷诺车队的两名工程师希尔顿与克罗斯早先提出Flybrid的构想(Fly,即Flywheel,意思是“飞轮”;brid,即Hybrid,意思是混合、杂交),这套系统就像儿童玩的回力玩具车,当孩子用力按住车身使车轮倒转时,车内的发条就会拉紧,产生的势能被储存起来,而当孩子松开手时,发条的势能瞬时转化成动能释放出来,推动小车飞驰。

    希尔顿和克罗斯设计的Flybrid系统由一台电机、蓄电池和一个标准控制单元(ECU)组成。当赛车需要制动减速时,除了4个车轮上的刹车片被烧得通红外,变速箱里的齿轮组也会产生一定阻力,从而在一定程度上起到降速的作用。

    工程师创造性地将电机连在变速箱外,这样在制动时变速箱带动电机转动发电,不仅增加了制动阻力,使刹车反应更灵敏,同时电机转动产生的电能还能被蓄电池储存起来;一旦F1赛车需要加速超车,车手不仅可以将油门踩到底,而且可以打开按钮将蓄电池储存的电能释放出来,此时内燃机和连接在变速箱外的电机一起做功发力,瞬间迸发出比正常时高出10%的能量,让赛车可以轻松超越前车……

    2010年,这套系统经过各车队的检测和完善后被装在F1的发动机舱内,并统一命名为动能回收系统(Kinetic Energy Recovery System,简称KERS)。KERS系统的应用使得比赛中前后车首尾相接时,后车只要开动这个电池按钮,就能瞬间额外迸发出10%的动力,将近距离超车变得更容易,增加了比赛的观赏性。

    F1的这一革命性技术引起了布加迪、兰博基尼等超跑制造商的兴趣,他们试着把KERS系统移植到民用跑车上以增加卖点。不过,对这项技术转化和应用最为透彻的还是像丰田这样的紧凑型家用轿车生产商。日本工程师受到动能回收系统的启发,在轿车上也安装了电机和蓄电池,使得同一部汽车上同时有一台汽油机和电机。当汽车行驶在路况较好的郊外时,就用汽油机来驱动车身,同时带动电机旋转发电,电能被储存在蓄电池中;等到了人车较多、路况较为复杂的市区,系统在自动关闭汽油机的同时开动电机,电机的噪音小、扭矩大并且零排放,不仅能为汽车提供动力,还能有效减少城市的噪声和空气污染。

    由于该车具有汽油和电能两套动力系统,所以它也被称作混合动力汽车。

    身着2018款赛车服的法拉利车手莱科宁

    最近的数据显示,普通的丰田卡罗拉综合油耗差不多是百千米六七升,而2017款卡罗拉混合动力车型百千米平均油耗只有4.3升,在油价节节攀升的时代,省油就是各大汽车制造商的大杀器,丰田也因此赚得盆满钵满。

    神奇赛车服

    对于F1车手来说,每年最不喜欢的分站要数巴林、马来西亚、新加坡和巴西了。

    为什么呢?因为这些地方全部处于热带或者亚热带,气候湿热,加之狭窄的驾驶舱后部那台功率奇大的涡轮增压引擎不断喷出滚滚热浪,令车手苦不堪言。即便是这样,野心勃勃的国际汽联还在不断地筹备着F1扩张计划—传言东南亚的越南也要申办F1大奖赛,由此引来众多车手的吐槽与炮轰。即便在欧洲,一场比赛下来,车手往往也会脱水三四千克。如果是在炎热地区,车手会脱水更多,甚至有车手在赛后出现虚脱乃至休克的情形。在1992年的摩纳哥大奖赛上,因为疲惫和脱水,获得亚军的英国车手曼塞尔是靠着工作人员的搀扶才颤颤巍巍登上了颁奖台……

    然而,科技的进步极大地缓解了这一状况。自20世纪七八十年代起,F1的一些车队开始研发隔热、防火的赛车服,其中最经典的当属诺梅克斯赛车服,它是由5层纳米纤维制成的,不仅不怕火烧,而且还可以保水、隔热。在中东、南亚这样的热带地区,即使赛车驾驶舱温度达到六七十摄氏度,运动员也能不受影响,专注比赛。

    2009年,红牛车队的车手维特尔在比赛前身穿的一件白色内衣引起了媒体关注。这件贴身内衣是由特殊的冰沙凝胶材料制成的,可以有效吸热、吸汗,从而降低车手体温。后来,杜邦公司专门为F1车手开发了一种内衣。这种内衣暗藏着多个柔软纤细的冷凝导管,当车手坐进驾驶舱的时候,冷凝导管末端可以与驾驶舱内的一个微型制冷机相连;赛车启动时,制冷机就开始制冷,并将冷气送入导管,给车手身体降温。因为降温效果理想,这款内衣受到业内人士的一致点赞,并美其名曰“降温背心”。目前,每一位F1车手在比赛时都会穿着这种贴身、暖心的降温背心,外面再套上诺梅克斯赛车服。这样一来,内衣降温,外衣隔热、耐火,从而确保运动员可以专心投入比赛。

    如今,F1车手的这套装备已经出现在我们生活的不同领域。例如诺梅克斯纳米材料具有很好的防火、防辐射、耐高温等优点,因此已经被飞行员、宇航员、炼钢工人和其他的赛车比赛所青睐。当然,欧美国家一些政府人员更为细心和人性化,他们想到了时常与火灾搏斗的消防员。毕竟,消防工作是这个世界上最危险、也是与我们关系最为密切的一种职业,所以在西方,部分城市已经让当地消防员穿上了与诺梅克斯赛车服材质相同的消防服,使消防员在与死神搏斗时可以多一重保护;因为降温背心具有很好的降温作用,所以在某些地区已成为户外工作的交警、筑路工人的盛夏标配。 (舒端阳)
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