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[汽车技术]F1车手如何火海逃生?车子平安技艺简史

2021-5-12 16:58| 发布者: wdb| 查看: 31| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: F1车手如何火海逃生?车子平安技艺简史,更多汽车技术知识关注我们。

  【全球车子网 技艺频道】“假如塞纳的战车如这台F1坚固,他今日也许还活着。”

  这是昨晚笔者见到格罗斯让(Grosjean)从火海中逃出F1赛车残骸时的第一种想法,因而立刻动笔写了这篇文章。

  车祸产生在2020年11月29日,F1巴林大奖赛,哈斯车队的格罗斯转让红牛二队的科维亚特磕碰,格罗斯让的赛车干脆撞到护栏断成两截,炸出一团火球。

  所幸的是,送院审查以后,车队宣告格罗斯让不过受了轻伤,手臂和脚踝有轻微烧伤罢了。

  重申一种要紧的数据:格罗斯让撞车时的车速是221km/h。

  格罗斯让在医院中跟大伙留言:“想跟大伙报个安全,除了手之外,咱都还不错。谢谢祝福。从前咱其实不筹算扶持HALO体系,此刻咱得感谢它被导入F1赛场,无它就无咱今日的这番话了。”

  可惜车神塞纳的时期并未如许高精尖的车子平安技艺。

  塞纳墓所在的圣保罗咱还没去朝拜过,但塞纳儿时偶像吉姆·克拉克牺牲的霍根海姆赛道及在博物馆内的克拉克雕像,笔者之前倒是瞻仰过。天才的克拉克殉职于1968,足以封神的塞纳殉职于1994。

  用詹姆斯·亨特在电影《Rush》中的话来讲,F1车手是在装满石油的棺材中驾车,是以不如及时行乐 —— “Sex, breakfast of champions.”(这句咱就不翻译了)

  现在,一辆全重唯有600多公斤的F1赛车在200多千米时速下撞毁分裂爆炸,车手还能本人走出废墟,这即是车子平安技艺提高的鉴证。可是,从19世纪末车子诞生于今,咱们为这付出了极多的代价,在赛场和道路之上。

 
灯具

  1887年,车子灯具诞生了,距离车子诞生仅仅一年。

  实质上,马车时期就有车灯,只只是那时的人干脆把马灯(蜡烛/煤油)装到车子上罢了。1905年以后,乙炔灯最初在车子上使用,不运用1879年发明的白炽灯是由于碳丝经不起颠簸。

  等白炽灯的灯丝强度获得强化以后,卤素灯曾经显露了,并被使用到车子照明用途之上,这一年才1925年,而这项配置日前还在使用,穷如笔者,一直全在买标配卤素灯的低配车。

  随后,氙气大灯(1992)、LED大灯(2004年)、激光大灯(2011)连续显露,车子外部照明越发清楚,匹配上夜视体系(二战德军黑科技),简直可行让黑夜如白昼。

 
软性材质内部装饰

  1937年,克莱斯勒团体最初为麾下车型配备软性材质的中央控制系统按键与装扮零部件。

  这看似一种很平凡的举动,本来大有来头。来源底特律的外科整形医生Claire Straith(1891-1958),发觉一种很容易的道理 —— 车的内部装饰件多用软性材质,脸砸往日的时刻不就少受一丝伤害吗?

  Straith医生把看法发表在医学杂志上,并写给克莱斯勒创始人。汽车内部饰设置从克莱斯勒这一刻的努力最初,变得越发柔软(材质)与圆润(外形)。

  别忘了,这年代的车子都还无平安带。

 
三点式平安带

  1959年,三点式平安带诞生,将其带来车子业界的伟大公司叫做沃尔沃。

  发明者Nils Bohlin(1920-2002)是一名航空工程师,捣弄飞行员弹射器的工程学大神。大伙都喜爱发他中年时代的秃头图,咱选了张年青帅气的(下图),让大伙理解一下技艺大神也可行很帅的。

  基于弹射器事业时势必要把飞行员绑在弹射器上,否则飞行员就成为炮弹了……那末这类将人和椅子捆绑在一同的形式,是非是可行使用到车子范畴呢?

  是的,且真的可行救下百万的人,每年!

  从1959年沃尔沃PV544最初,平安带成为了本钱最低、拯救效能最高的平安配置。大伙还记得前几天WEY VV7被撞以后翻下20多米的高架桥吗?WEY官方回应事故称:非是WEY的坚固救了五私人,却是五人都绑上了平安带,平安意识救了它们。

  这一丝咱们得感谢沃尔沃,由于从三点式平安带发明之初,沃尔沃就把专利无偿开放给全部车企。

  2019年,沃尔沃车子发动“E.V.A. 沃尔沃平安平等行动”,指明车子平安开发范畴的不平等难题(人人同等要紧,反应在交通平安上也理应被平等对待),并宣告向全球无偿分享沃尔沃车子60年来对车子平安的深入探讨效果和数据材料。

 
车体溃缩区

  1959年,奔驰公布W111家庭,成为全世界第一款采纳首尾溃缩区车体设置的量产产物。

  这台车将车身划分为三大地域,包括当中庇护乘员舱完整性的刚性地域,以及首尾负责吸能形状改变的溃缩地域。

  贝拉·博瑞尼 Béla Barényi (1907-1997)是这项发明的牵头人,而本来他早在1937年就提议了这种概念并申请了专利,但这与那时业界的主流思路(全体都要硬硬硬)相差太远,并没有被接纳。

  奥地利人Barényi通过二次面试才终归映入奔驰车子企业,那一年是1939,这是一种感性的年份,由于小胡子曾经在捣乱了,车子平安技艺没再是高层关注的东西。

  直至战后的50年代,这类车体溃缩区的设置才被接纳,奔驰将其量产并推广到全世界各地,车体构造平安映入了一种最新的范畴。

 
可溃缩式调转方向柱

  贝拉·博瑞尼 Béla Barényi 为何被称为“车子平安之父”,那是由于他不但发明了车体溃缩区,还“顺便”发明了可溃缩式调转方向柱,进一步防止在繁杂操纵机械机构眼前的驾驭者,在不可幸免的磕碰中被方向柱挤死。

  1963年,Barényi将可溃缩式调转方向柱带进了现实,但初次利用要等到W123车系中,也便是1976年发表的奔驰E级。

  一朝产生激烈磕碰,这类调转方向柱会自动溃缩,拉开与驾驭者之中的距离,增添驾驭者的生存体积。另有一个构造的方向柱,会在磕碰刹那与调转方向机构脱离,幸免调转方向柱在此时因磕碰挤压后移而挤向驾驭者胸前。

 
防火服

  1966年,诺梅克斯(Nomex)材质映入美国赛车圈,从此成为全世界赛车防火服的标配材质。在此此前,说多了皆是惨烈的悲剧。

  Nomex的学名是聚间苯二甲酰间苯二胺,Nomex是杜邦企业给它起的商品名。Nomex芳纶阻燃纤维有十分没有问题大小稳固性,在250℃下的热收缩率仅1%,纤维软化温度多达373℃,分解从400℃才最初。

  由于有着很可以的可纺性且触感柔软,可行用以制作赛车服、消防服、宇航服皆是杠杠的。现场赛场上的车手、车队人士、拯救人士都要穿全套的Nomex服装,包括内衣、头罩、袜子、手套等等。

  大伙还记得尼基·劳达(Niki Lauda)这位传奇的F1三冠车手吗?在《Rush》中的这位大公子爷,人生活得如许的励志。

  在1975年,开着法拉利312T赛车的劳达夺得了法拉利自1964年以来的首个全球冠军,但在1976年的德国大奖赛上(绿色地狱纽博格林),劳达失控撞墙成了一团火球,随后又被后方赛车两次撞击,劳达被困在车内活活烧了2分钟。

  正由于有防火赛车服,一代传奇劳达可以幸存,但是由于困在汽车内部时吸入了过量有害毒气而肺部受损,脸部也毁容了(Rush编剧还杜撰了一段Hunt锤子哥暴揍嘴贱记者的片段,贼来劲)。当好多人认为劳达的职业生涯就此完蛋时,他只用了42天就重回赛场(剧中也有表现,硬核男人贼帅)。

  2019年5月20日,尼基·劳达因病去世,享年70岁。由于一件防火赛车服,他浴火重生,多活了43年,多拿了2座年度总冠军奖杯。

 
平安气囊

  1972年,通用车子初次发展大范畴的平安气囊现场试验,并于1974年将平安气囊列为麾下部分车型的选购配置。

  现在,每一年都有数百万人遭到平安气囊的庇护而免受很大的伤害,这类你咱都离不开的平安配置,本来来源于美国海军工程师John W. Hetrick(1918-1999)忽然的脑洞,他在一次急刹车的时刻要求反射地用手挡住了女儿前倾撞仪表台的头,因而陷入了沉思。

  非是全部父亲都有这位军人的反映速度,他决心生产一个“车子平安缓冲组件”,并于1952年在自家厨房的桌子上缔造了出去。

  只只是,这项专利并未为他带来多少收入,直至1972年专利过期以后,车企们才专注生产这类平安配置(好鸡贼啊),全球上第一辆组装平安气囊的量产车要到1974年才显露,咱们刚刚提来过。

  1996年,通用车子公布业界第一种防止侧方撞击的平安气囊;2002年,依据副驾驭座上乘员体重自动启闭的平安气囊诞生;2012年,沃尔沃初次发表“行人平安庇护气囊”,置放到启动机盖里面。

  2020年,配备首款后面一排乘客平安气囊的量产车诞生,它叫W223世代奔驰S级。

 
ABS防抱死制动体系

  1978年,奔驰与博世在W116世代S级上公布了首款量产ABS防抱死制动体系。ABS在实践中大放异彩,在抓地力不良的路上,它能让车轮得到物理可能上的第一大制能源和最短制动距离,还能让驾驭员维持对机动车轨迹的操控。

  1992年,奔驰宣告麾下全部车型标配ABS。

  实质上,ABS技艺诞生得很早,英国人霍纳摩姆在20世纪20年代发明了ABS,30年代便使用在铁道车轮上,以防止车轮在制动时抱死而损坏钢轮与钢轨。1936,博世买下了专利(是以此刻满街皆是博世ABS和ESP);1940年代,ABS配备到飞体制动体系上。

  直至70年代,ABS才终归映入民用车范畴。

 
单体壳、全铝、混合、碳纤

  1962年,吉姆·克拉克驾驭着F1历史上第一辆单体壳(monocoque)赛车奔袭在赛场上,并在次年砍获7个分站冠军并夺得年度车手总冠军奖杯。

  轻量化+刚性足,为克拉克夺得了极大的客观优势。

  然则单体壳造价过于不便宜,直至现在唯有赛车、跑车和部分新燃料车有能力装备。你能购到的最廉价单体壳车体车型是宝马i3,当笔者在2013年中见到宝马i3发表的材料是的确有被震撼到 —— 那么轻、那么韧,这是独一可行掏钱购到的“黑科技概念车”吧?

  提起i3,笔者就要说说材质了。自始至终,钢是日前车架与掩盖件的最最重要的材质来自,厉害一丝的用高轻度热成型钢,达到1500MPa左右非是甚么难题。

  另一个思路是奥迪与捷豹路虎喜爱的全铝车身(车架),可行兼顾控制好、提速快,缺点是很贵、不容易修。

  此刻连奥迪都舍弃全铝了,用上了混合材质车身,在这一丝上,宝马7系、奔驰S级、凯迪拉克CT6等旗舰车型的开发团队都十分认同。

  那末,甚么材质和构造是最佳的呢?

  临时无定论,而F1赛车在用的碳纤维单体壳由于本钱高上天,临时没法子批量铺货。

 
HANS体系

  2003年,HANS成为F1赛事的强迫平安装置,而在此此前,HANS的推广可谓惨淡。

  咱们可行轻易查到HANS = Head And Neck Support(头颈部支撑体系),发明者是Robert Hubbard,美国密歇根州大学的生物工程学教授。

  HANS的原理很容易,便是一个限位装置,下降车手颈部和颅骨在磕碰中骨折的风险。Hubbard发明HANS以后被嘲笑了很久,渐渐就被遗忘了,直至1994年4月30日/5月1日这种黑色周末,罗兰·拉森伯格(Roland Ratzenberger)与埃尔顿·塞纳(Ayrton Senna)在圣马力诺大奖赛的伊莫拉赛道接踵殉职,FIA的大老爷们终归被惊醒了。

  假如有了HANS,拉森伯格不会颅底骨折,塞纳的伤势可能不会那么重(自然还有一说是折断的吊挂零件刺穿了车神的头盔)。随后,HANS终归被一步步推广开来。

  在民用车范畴,咱们不可能去设计HANS,但相似原理的庇护装置也是有的,例如与HANS差不多获得同期推广的沃尔沃头颈部庇护体系(WHIPS)。探讨发觉,除驾驶员外,女性,尤其是个子较高的女性,在车祸中更简单颈部受伤。 鉴于以上的探讨效果,沃尔沃在1998年初次公布了装载沃尔沃头颈部庇护体系(WHIPS)的平安椅子。 

  WHIPS可降低“颈部初始疼痛”30%,对持续一年以上的疼痛可降低超越50%。

  另外,WHIPS还缩短了男性和女性之中在面对头颈部平安风险上的差异,赐予男性和女性同样的平安防护。

 
HALO“人字拖”

  2018年,F1导入HALO体系,这是昨晚救场的大明星,实质上2017赛季FIA开战略小组会议时有足足9支车队反对导入这类“人字拖”……

  HALO体系便是车手座舱前面那个钛合金庇护圈,这种7公斤的零部件可行经得住12吨冲撞力,用F1官方的“王婆卖瓜”语术来讲便是“扛得起一辆双层客车”。

  FIA极力推崇HALO,尽管加装了HALO以后,车手显示"We never look straight anyways"。就连小黑汉密尔顿都吐槽,HALO是他瞧过最糟糕的赛车零部件。

  这不打紧,平安第一比赛第二。在FIA依据40个真正车祸案例数据的模拟测试中,采纳HALO体系的赛车,驾驭员存活率提高了17%。

  从2018赛季最初,F1、F2、F3和Formula E都强迫采纳了HALO体系。

  格罗斯让在视频中也感谢了HALO,由于1974年美国大奖赛的一次撞入护栏的相似车祸中,无HALO庇护的科尼格(Helmut Koinigg)干脆被斩首了……

  假如无HALO,格罗斯让就没法子跟咱们说HALLO了。

 
驾驭协助技艺

  随着第三次产业革命的进行,车子也映入了最新的电子化时期,大批又大批的电子驾驭协助体系从没有到有、从贵到廉价,渐渐铺装到千家万户的车子产物中间。

  最容易的是几百块的倒车雷达和胎压监测,传感器精度不高,量产化发展得很早,在后市场混得风生水起,此刻根本都成为车子标配,前市场显示“这钱不给你们赚了”。

  顶级一丝的如LDW车道偏离提前警告、BSM盲点监测(并线协助)、AEB自动刹车协助体系、HDC下坡协助、ASR起步防滑、ACC自适应巡航、PA泊车协助等等。

 
自动驾驭与没有人驾驭技艺

  没有人驾驭技艺,才是车子平安技艺的终极未来。

  自动驾驭与没有人驾驭是自动驾驭技艺在不同阶段的称呼,此中没有人驾驭本来是自动驾驭的最高阶段,笔者做一种表格跟大伙容易说说:

自动驾驭技艺SAE准则分级
自动化水准SAE级别人类执行调转方向/制动/提速人类介入水平机器介入水平
没有自动化L0必需一直操控 全程全神贯注没有
驾驭协助L1随时接管3项全程全神贯注一部分路面状况提供协助
部分自动化L2某些路面状况接管1-3项部分时间不需全神贯注部分时间操控车子
有要求自动化L3必需时才需接管多半时间可分神多半时间操控车子
高度自动化L4不需操作(特殊路面状况除外)根本啥都别理根本啥都管
十足自动化L5十足不需操作啥都不用管啥都管

  自动驾驭的终极指标是消灭方向盘、制动踏板和提速踏板,而日前中/美/德/日的主流公司均可行周全铺装L1驾驭协助功效,有部分前沿公司(特别是奢华品牌)可行配备靠谱的L2部分自动化功效(便是上一种小节聊到的那一些),某些边缘公司的L2纯粹是摆设。

  L3是业界大金主们全在主攻的名目,日前在某些路面状况单一的路面可行实现,但各地法则本来还没跟上节拍(中美除外)。L4与L5的区分在因而否全路面状况,而日前在美国加州测试的各式没有人驾驭测试车均在追逐这种指标,每一年的排位都有浮动。

  说说数据。Miles Per Intervention数据(每英里介入数)是一种要紧的目标,指的是“每二次人力干预之中行进的平均英里数”。

  之下数据是由加州机动车治理局(DMV,Department of Motor Vehicles)在本年2月发表的:

  之前数年的数据均是Waymo(google自动驾驭部门)与Cruise(通用/凯迪拉克Super Cruise)两家牵手屠榜遥遥优先,2020年发表的2019数据榜单中,华夏百度Apollo忽然飙升至榜首,可视“神秘的东方力量”有多么强盛。

  只是百度Apollo唯有4台测试车,有点运气成分,下图可视百度的年度测试路程唯有Waymo的14分之一,唯有通用的8分之一。

  全体来看,在美国加州具有自动驾驭路测资质的64家企业里头,多半皆是中/美公司,这两国妥妥的是不可超过的第一梯队。

  早在2014年,笔者就在上海试乘过通用塑造的雪佛兰EN-V 2.0自动驾驭车(抱歉无试驾步骤),这台被咱称为“美利坚人造先知”的自动驾驭车给咱十分多的震撼,一时间文思泉涌,连夜写出了数千字资产思考。

 
结语

  保障经纪们可行拿格罗斯让的赛车视频去吆喝了:“有些东西你最佳用不上,但只需用上一次,你会发觉此前全部的投资皆是值得的。” 终归,寿命冇Take Two,值得。

  只是以上都不够魔幻,更魔幻的是某些技艺自身是拿来杀人的,此刻却用以救人。例如自动驾驭技艺,它的渊源是德国V1巡航导弹,没有人驾驭自动飞向伦敦,生产商之一便是大众车子,是以特斯拉基本非是甚么自动驾驭先驱。至于自动驾驭体系需用到的全世界卫星定位体系,本来是美国军方拿来给飞机导弹指路的……

  (图/文/摄:全球车子网 黄恒乐)

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