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剖析F1赛车方向盘由转向到科技的进化史

2013-09-12 15:35  汽车生活 作者:综合报道 出处:虎扑赛车 责任编辑: 罗斐  

  F1中的大部分事物都是从简单渐渐变得复杂而成熟的。方向盘的演变就很好的诠释了这一过程。

  当F1在1950年(正式地)起步时,方向盘仅仅是一个用来让车转向的设备。它的设计完全来源于道路民用车,和如今的方向盘比比起来十分简易。在这一期的“F1剖析”中我们将分析F1的方向盘是如何一步步成为赛车的心脏的。
1950 – 1980


 

奔驰一号 Benz Patent Motorwagen 1886

  当世界上第一辆汽车诞生的时候,人们必须要思考的一个问题就是如何让它转向,转向机制也就由此诞生了。从上图中可以看出,这时的转向系统是相对粗糙的。
  方向盘最初的形状要归功于不太有效的转向机制,当时的人需要转动方向盘好几圈才能改变汽车行进的方向,再加上对空气动力学缺乏理解,便诞生了我们后来看到的,大的,圆形的方向盘。
  1950年到1990年期间人们使用的就是这种方向盘。就像莫斯爵士(Sir Stirling Moss)所说,方向盘只是“一种将汽车带入弯道的方式”,事实也确实是这样。
由于赛车重量对赛车表现起到了关键作用,方向盘的形状很大程度上维持了原状,然而方向盘的大小却改变了。设计师越发意识到空气动力学对赛车表现的影响,赛车变得更具流线形,座舱和方向盘则变得更小了。

 1950 阿尔法罗密欧的方向盘

  随着人们对电子系统认识的加深,电子组件变得更小且更加可靠,由此人们开始想办法将这些按钮添加到民用车的方向盘上。方向盘第一次承担多种用途的时候,设计师它上面添加了一个喇叭按钮。第二步则是上世纪六十年代之后所添加的速度控制按钮。
  意料之中的是,由于当时的赛车并不需要这些技术,赛车上使用的仍旧是基础的,变小了的方向盘。方向盘变小一方面是由于空气动力学的进步,另一方面则源于1971年的一次规则修改:座舱的设计必须保证车手可以在5秒钟内被救出。
1980 – 1990

法拉利F1-89方向盘
 

  80年代初方向盘并没有什么大的改变,但到了1989年,赛车方向盘上多出了两个按钮:通讯按钮让车手得以和维修区人员进行沟通,还有一个空挡按钮。后者的出现源于由法拉利的工程师John Barnard发明的半自动变速箱。
  和空挡按钮同时出现的还有方向盘背面的两块挡板,分别负责升档和降档。这两块挡板的好处是显而易见的,现在车手不需要将手离开方向盘就能换挡了。这种新的换挡机制同时意味着车手将不会错过任何一个档位,换挡也更加顺滑。
  1990年一条技术规则硬性规定了在事故发生时车手必须要能在5秒内离开座舱,并在5秒内更换方向盘。这让方向盘拥有了快速拆卸的机制。
1990 – 现在
  机械学与电子学的进步让方向盘的进化从90年代开始加速,而其中电子系统的提升或许是更为重要。
  1992年又一个新的按钮被加在了方向盘上,那就是饮水系统按钮。这或许是在现有基础上最不起眼的一项进步。也许方向盘上各种各样的开关和按钮的出现都要归功于微处理器技术的发展和一条规定,“车手必须在没有帮助的情况下独自驾驶赛车”。我们将晚些讨论后面一点。
  1993年FW15C的方向盘上添加了一个“push to pass”按钮(简单的理解就是加速按钮)。这个按钮可以提升赛车尾部,通过主动悬挂系统来减低阻力。同时它还配备了一个按钮让离合器处于自动档,但车手仍旧习惯于用脚来控制离合器。

1995 法拉利412 T2 座舱

  1884年FIA禁止了电子辅助设备的使用,比如牵引力控制系统,防爆死系统(ABS),主动悬挂系统等等。FIA之所以为颁布这些规定是因为有人认为这些系统让驾驶变得太容易了。当马力不断提高且无法被有效地控制的时候,工程师们必须要想一些其它的办法。
  这项禁令开启了方向盘真正的进化。液压离合器被添加到了方向盘后方,之后又出现了能选择特定档位的按钮(前者由左脚离开刹车触发,这项技术原本用于让赛车在弯道中保持平衡)。
  九十年代末期工程师讲LED显示屏和转动式也加在了方向盘上。
  现在的车手即使在转动方向盘的时候都能看见速度,圈速,引擎设定等等信息。ECU的出现则让车手得以控制空气/汽油混合比例等等各项指标。

1999 法拉利F399方向盘

  21世纪初更多的规则改变影响到了方向盘的功能。2001年牵引力控制系统又恢复了使用。2003年双向遥测系统被禁。2004年全自动变速器和起步控制系统被禁,所有车队都被要求使用标准ECU。
  随着规则的变化,方向盘上的按钮也会相应的增加或减少。2009年出现的KERS系统和2011年出现的DRS系统也都是由方向盘上的开关控制的。
  2003年双向遥测系统被禁和标准ECU的使用也许对方向盘造成了最大的影响。这些规定的实施都是源于一条准则:“车手必须在没有帮助的情况下独自驾驶赛车”。
  现在的车手需要根据工程师提供的遥感数据来对赛车做出调整,并反馈回去。非常著名的是,汉密尔顿的梅赛德斯W04在抛锚时就“只有”27项控制,虽然这并不表示他的方向盘只有27种不同的功能。
  如下图所示,如今车手可以分别在进弯,弯中,出弯时调整差速器来改变赛车平衡。他们还在发车时可以控制KERS系统的使用量,发动机扭矩曲线,离合器设定,还有一个菜单键能开启更多设定项目。总的来说,现代F1车手可以改变最多250项赛车设定。

刘易斯汉密尔顿的梅赛德斯AMG Petronas W04方向盘
© Mirror

  出于空气动力学的影响,安全问题,以及科技的发展,我们见证了F1赛车方向盘从简单的圆形结构演化成了高度复杂的,强大有效的,价值五万英镑的小型计算机。我们不知道工程师们还能赋予它们多少其它功能,但James Allison认为终有一天方向盘会变得过于复杂,以致车手无法在高速下很好地操控它。他认为规则仍然有被改变的余地,而更多的电子功能也将被自动化。

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