Giorgio Piola的F1技术分析

分析:2017版F1赛车制动力提升25%,车队将采用不同方案

2017赛季,F1新版规则将对赛车的气动性能和轮胎带来巨大改变。但事实上,规则的大幅改动同样会将赛车其他方面的性能推向全新的高度。

其中,赛车的制动部件将迎来全方面升级,其制动扭力预计将较2016版本提升约25%。

制动性能的提升是通过增加制动盘尺寸实现的。较之前的方案,2017版赛车制动盘的最大厚度由28毫米增加到32毫米,如下图所示。 

Brembo brakes
布雷博(Brembo)制动盘
图片:布雷博

2017版赛车抓地力水平的升高将使我们对一些赛道的印象发生改变,原本容易驾驶的赛道将有可能成为驾驶难度较大的赛道。但这种改动当然意味着车手需要刹车过程中重踩制动踏板,但其影响并不仅仅局限于此。

除此之外,由于现代制动系统中制动部件与刹车散热道进行配合以实现温度控制和优化气动性能而带来的高复杂程度,不同车队采取了不同的方案以争取在竞争中占得先机。

Front brake disc width (28mm)
前轮制动盘(28毫米)
图片:Giorgio Piola

为何会产生25%的提升?

需要明确的一点,2017版赛车在速度上的提升与制动力水平的升级并非直接相关。

按照常理,如果赛车希望降低直线性能的同时能够更快地通过弯道,意味着赛车的制动水平需要降低,而不是提高。

与之相反,如果希望实现提高赛车直线性能同时削弱过弯能力的要求,则需要提高赛车制动水平以实现快速降低入弯速度。

然而,赛车动态性能却是一个复杂的课题。随着采用更宽轮胎以及更高的下压力水平,新赛季赛车的抓地力水平将较以往有所增加。其结果是,车手可以在比赛中的刹车点刻意设置得更加靠后,并且在踩下制动踏板时使用更大的力度。

布雷博的毛罗·皮科利(Mauro Piccoli)对Motorsport.com说:“赛车抓地力水平的升高意味着制动部件可以在更短的时间内将制动力转化为车速的降低。这意味着制动扭力的峰值将较之前的版本有25%的提升。”

赛车速度的提升同样会带来一系列的连锁反应。2017赛季,在一些赛道中,车手们的过弯速度将较以往大幅提升。

皮科利解释道:“在模拟过程中,我们注意到,旧版本赛车在通过类似银石赛道2号和3号弯的弯道时需要在进入第一个弯之前减速以保证通过第二个弯。”

“但是在一些赛道中,我们预计新版本赛车将全速通过第一个弯,这样一来会使第二个弯的入弯速度较2016年大幅提升。”

“因此,按照我们的预计,银石赛道和英特拉格斯赛道真正意义上的弯道数量将会减少,而制动过程中所产生的能量将会提升。换言之,这些赛道将对赛车的制动扭力提出更高的要求。在2016赛季本属于低制动水平的赛道将有可能在2017年变为高制动水平。”

“制动盘在更短时间内实现蓄能意味着需要提高赛车制动部件的散热能力,以实现快速降温——这也就是我们需要更高散热水平的原因。”

技术改变

制动力的提升意味着关于赛车制动系统的规则将迎来改变——本赛季,制动盘的最大厚度增加到32毫米。

尺寸的增加将使散热孔布局呈现更高的复杂程度。按照布雷博的方案,新赛季制动散热孔的数量将从1200增加至1500。

“随着可设置制动散热孔的区域变大,制动盘厚度的增加将为赛车提供更好的散热能力,”皮科利补充道。“同时,我们将可以对制动阀采用不同于以往的设计,以适应2017赛季制动扭力的大幅提升。因此,我们需要设计一款新的制动盘以实现这样的匹配。”

皮科利表示,新赛季的制动力将超过6G(即重力的6倍)。

Brembo brake discs evolution 2005-2015
布雷博2005至2015年制动盘设计图
图片:Giorgio Piola

对超车的影响

对于2017赛季规则的变化,业界抱有担忧,采用更加激进外观设计并且速度更快的F1赛车并不能带来更激烈的比赛画面。

气动系统复杂程度的提升或许会为车手紧跟前车带来更大难度。同时,由于制动距离的缩短,超越对手将变得更加困难。

但皮科利表示,情况并非如此糟糕。事实上,由于车手在一些弯道的入弯速度较高而需要重踩刹车,某些赛道的弯道制动区将变得更长。

“毋庸置疑的是,一些弯道的制动距离会变小,但我们仍然需要评估在这些弯道的制动水平是否与之前的情况具有可比性,”他说。“如果在连续弯的第一个弯时没有减速,那么通过第二个弯时就需要重踩刹车。这样一来,车速将比以往更快,而制动距离更长,同时制动部件将承受更大的能量。”

“我们进行了仿真,但对所有赛道的情况取平均值的难度很大。但在进行预测之前,我觉得我们必须通过实地测试进行参考。巴塞罗那的测试结果将为我们提供更多线索——在首轮测试后,我们便可以做出更加准确的预测。”

Brake-by-wire layout
线控制动(Brake-by-wire)系统布局
图片:Giorgio Piola

各车队采用不同方案

有趣的是,对于制动盘最大尺寸的规定,各支车队在后轮制动系统将采用的哪种方案并不一致。

在2014年,随混合动力的到来,赛会引入动能回收系统(Kinetic Energy Recovery System)以解决赛车性能不足的问题,这使得赛车后轮制动盘和制动卡钳尺寸变小。制动盘直径由原来的278毫米降至268毫米。

对于2017赛季,尽管制动力将较以往有所增加,但一些车队仍未采用更大的尺寸。这一点是基于更大尺寸制动盘额外150克的质量增加所带来的影响难以抵消。

在2016年末,梅赛德斯车队曾在自由练习环节进行了大量制动试验,以为2017赛季赛车设计做准备。

皮科利解释道:“目前,一些车队决定继续使用28毫米制动盘方案,而另一些车队则在赛车后轮使用32毫米制动盘方案。不同的方案当然与赛车的制动系统和制动性能有关,但这并不是唯一的原因。”

“过去,制动部件同样用于控制轮胎的温度,所以,在我看来,这两种方案会对赛车后轮的温度控制带来不同思路。”

“曾使用32毫米制动盘方案的车队可以在必要的情况下转而采用28毫米的方案。但在不改变制动卡钳的情况下,将28毫米的设计改为32毫米则将面临巨大的难度。”

“这些变化将带来哪些影响,我们目前仍然处在探索阶段。我们会参考车手的感受,对制动系统进行针对性的调整。”

“我们已经完成了大量模拟工作,但由于各支车队采用了不同的方案,因此我们可以在本赛季看到各车队在赛车制动方面的不同思路。这样一来,不同方法的优劣将一目了然。”

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图片: XPB图片社

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