传动轴
传动轴必须具有极高的强度来应对极高的转矩负载,转矩负载来自赛车起步阶段和整个比赛过程中。过去几年,传动轴故障导致很多赛车退出比赛,而如今这些情况已经很少出现。RB6赛车上使用了空心钢制传动轴,其内外两端装有三脚架,分别连接到差速器和后轮轴。
车轮
毫无疑问,车轮的角色非常重要。车轮设计时需要考虑到许多参数:
1.提供合适的密封面来安装轮胎
2.尽邐轻便,尽量减小赛车的非悬架重量。
3.需要很高的散热水平,并允许良好冷气流进入制动器。
4.车轮形状必须尽量降低空气动力学阻力,对赛车上方气流的干扰越小越好。
国际汽联限制了车轮的尺寸,但是可以自由设计,并且轮幅的数量可以根据要求设定,以适当赛车的设计需要。
每个车轮的重量要小于20千克,安装到轮辋的轮胎必须比轮辋本身要重。
轮胎配件
在比赛周末,车队会向轮胎供应商提供一组车轮轮辋,轮胎供应商会提供与之对应的轮胎。特殊的糊胶可以确保轮胎和轮辋间的气密性,并且轮胎安装完成后,每个车轮/轮胎组件必须具有良好的平衡性。可以将小型平衡重物固定到车轮轮辋,优化车轮的平衡性。
每个车轮后部的钉销位于轮轴圆周的孔上,防止车轮转动,每个车轮采用一个螺母固定。根据赛车的位置和车轮位置,车轮螺母分为左旋和右旋螺纹,目的是抵抗试图松开的旋转力。车轮螺母拧紧到预先设定的特定转矩,如果螺母过紧,在进站时将难以拆卸;如果螺母太松,就会存在车轮脱落的危险。
每个螺母都拧紧到轮轴上的螺纹凸台。当拧紧螺母时,螺母会沿着弹簧式凸缘滑动进入轮轴,螺母达到位置后,凸缘就会弹出。凸缘可以让松开的螺母停留在轮轴上,当拆卸车轮时,轮枪插槽会推动弹簧式凸缘,拆卸螺母。
F1赛车必须应对施加到赛车上的空气动力学负载和机械负载。由于F1赛车制动转弯时能够产生5分的纵向加速度,出弯时产生4%横向加速度,并且最高速时会受到超过1吨重的下压力,因此施加到轮胎上的负载是非常巨大的。
2009赛季前,“开槽”干胎(胎面具有四个凹槽)使用的目的是降低转弯速度,并提高超车概率和安全性。2009赛季则见证了提供更好抓地力的光面轮胎的回归。
与道路版汽车轮胎相比,F1赛车轮胎的寿面非常短。整个比赛距离约为190英里(300干米),国际汽联规定每辆赛车在比赛中必须至少更换一次轮胎,而事实是很少有轮胎的使用寿面超过125英里(200千米)。随着轮胎的磨损,橡胶微粒不断脱落,使得赛道在比赛中非常光滑。
F1限制了赛车轮胎供应,所有车队都有共同的轮胎供应商,因此每种特定轮胎具有单一的花纹和化合物规范。2010赛季的轮胎供应商是普利司通,到2011赛季倍耐力成为F1官方的轮胎供应商。
轮胎必须能够承受极高的负载,提供最大限度的抓地力,还要尽可能轻便。
轮胎特性非常重要,赛车的性能取决于轮胎的有效工作。当轮胎接触面处于最佳的工作温度和行驶方向,轮胎就能提供最佳的抓地力。轮胎温度是影响赛车性能最重要的因素之一,虽然最终性能必须权衡轮胎的磨损率,但是工程师将会竭尽全力调整赛车设置以确保轮胎尽可能有效地工作。轮胎温度的轻微改变就对赛车性能和磨损率产生显著影响。
轮胎规定
从2010赛季开始,国际汽联规定每位车手在比赛周末可以使用不超过11套干胎(6组主胎和5组副胎,主胎选用的是硬化合物,副胎则是软化合物)具体规定如下:
星期五的第一次和第二次练习赛允许使用3套干胎(2套主胎和1套副胎)。1套主胎在第二次练习赛开始前归还给供应商,第三次练习赛开始前另一套主胎和副胎归还给供应商。
另外8套干胎(4套主胎和4套副胎)则用于比赛周末中所有剰余的比赛。1组主胎和副胎必须在第一次排位赛前归还给供应商,尽管它们也许从未被使用。
第一节排位赛前,如果比赛组委会宣布赛道湿滑,车队可以选择中性胎和湿胎,从此时起,车队可以选择使用干胎、中性胎和湿胎。
比赛中,排位赛前十位的车手在排位赛后不得更換轮胎,正赛开始时必须使用第三节排位时使用的同一套轮胎。
除非在比赛中使用中性胎或湿胎,每位车手必须在比赛中至少使用1套主胎和1套副胎。
轮胎结构
轮胎是径向制造的,但是详细制造细节则是轮胎制造商的商业机密。轮胎的设计理念是实现最小的重量和最高的强度。
道路版汽车使用的都是半钢子午线胎体的轮胎,这种轮胎寿命高并且能够抵抗道路的不完善的地方。F1赛车轮胎使用了轻质尼龙和聚酯胎体,采用了复杂的花纹造型,目的是应对轮胎上极高的垂直、横向和纵向负载。虽然大多数F1赛道都比较光滑,但是当轮胎在赛道周围路肩(或“隆隆条”)上行驶时,轮胎仍然能够从容应对。在一些街道赛道,例如摩纳哥站,轮胎还要应对路面的排水井盖。
轮胎主要通过粘附和变形两种方式产生抓地力。
粘附是指轮胎和赛道表面的有效化学作用,这可以让轮胎“粘着”在赛道上,影响粘附的重要因素是赛道上沉积的橡胶层。随着比赛周末的进行,粘附会改善抓地力,这也是为什么车手在比赛开始前的热身圈前,在出发点会旋转后轮来释放一些橡胶微粒的原因。当赛车回到出发点,车手会确保后轮处于先前释放的橡胶碎屑上,来改善起步时的粘附力和加速度。
在F1轮胎技术方面,变形主要指的是实际轮胎胎面化合物层而不是轮胎本身。当轮胎驶过赛道缺陷处,轮胎的结构、气压和化合物都会影响轮胎的变形和恢复其预定形状的时间。
使用轮胎化合物的目的是当轮胎驶过赛道缺陷处时允许胎面变形,保证轮胎面和赛道的最大接触面。接触到赛道的橡胶越多,粘附力也就越大。但是变形越大,损失能量就越多并且摩擦就越大,因此需要维持一种微妙的平衡。轮胎化合物的硬度直接影响着其变形,技术人员努力寻找更先进的化合物,这种化合物可以迅速变形并且恢复原状的时间相对较长。这有助于延长橡胶与赛道表面的接触时间,实现更好的抓地力。
轮胎胎面内部嵌入了支撑层,保证轮胎的刚性并使轮胎胎面保持在一起。胎面化合物一直是研究的热点,其主要的化学成分是碳、油类和硫,通过改变主要组成部分的百分比,并添加其他配方成分,人们就能得到不同类型的轮胎。通常情况下,油类的比例越高,化合物就更软。
由于在制造过程中轮胎层的铺设方式不同,轮胎就表现出被称为“层转向”的状况。其作用是使轮胎在滚动时产生横向力,推动轮胎靠近或远离赛车。因此,在赛车特定侧面需要使用特定的轮胎。
花纹和化合物
2010赛季,车队可以选择四种不同的轮胎化合物——超软、软、中和硬。每种化合物有不同的抓地力水平、耐热和耐磨性,以及不同的最佳运行温度。与两种较硬的化合物相比,两种较软的化合物具有更低的工作温度。
为了应对不断变化的天气条件,车队可以选择三种轮胎花纹——光面轮胎(干燥环境中)、中性轮胎(潮湿和小雨)和湿胎(暴雨和赛道积水)。光面轮胎没有花纹,旨在干燥条件下使用。中性轮胎整个轮胎宽度都有浅花纹。湿胎有深花纹,旨在让轮胎表面远离赛道上的积水,防止在轮胎和赛道表面之间出现一层水膜。
每个比赛周末,轮胎制造商会选择两种轮胎化合物(从超软、软、中和硬中选择),并提供给所有车队。对于温暖赛道,通常会选择中性和硬化合物轮胎:而对于低温赛道,通常会选用超软和软化合物轮胎。国际汽联规定,每辆赛车在比赛中必须使用所有所选择的化合物轮胎,这就意味着进站轮胎更换是强制性的。
温度和气压
轮胎的运行温度和气压对轮胎的性能非常重要。轮胎的最高运行效率的温度范围很窄,起步阶段、进站后更换新轮胎或在安全车后面行驶,轮胎温度都会降低到最佳温度范围外。这会导致抓地力下降,影响赛车的操控性。
车手会进行对应驾驶,直到轮胎温度返回最佳工作范围,正如马克•韦伯解释的那样:“安全车的速度相当慢。赛车不喜欢在安全车后面行驶,这会导致发动机变热,而其他部件会变冷,主要是制动器和轮胎,而这些部件则对赛车性能至关重要。轮胎也会失去压力,接着赛车会稍微用力接触地面,因此当赛车速度很慢时,冷轮胎让赛车变得难以预测。”
当赛车在车库或维修道时,会安装电动轮胎毛毯来使轮胎维持在最佳工作温度。毛毯要尽可能长时间地放在轮胎上,直到赛车进入赛道后才被拿走。在比赛开始前的热身圈,或在安全车后面等待比赛重新开始时,经常会看到车手左右摇摆赛车,目的是增加轮胎温度。如果轮胎温度降低,轮胎气压也会下降。
空气密度随着温度变化而变化,因此温度改变就能导致轮胎气压的显著改变。为了尽量减少温度气压变化,2010年普利司通提供了充满干燥空气的轮胎。
轮胎气压的微小变化(仅仅0.2巴或2-3磅/平方英寸)就能对赛车操控性造成显著影响。F1赛车轮胎的通常气压为1.1巴(16磅/平方英寸、110千帕)左右,约为道路版赛车轮胎的一半。通过分析在测试、比赛和模拟中收集的数据,车队可以在特定赛道粗略预测轮胎磨损和性能,再加上轮胎制造商的参数,车队就能够在比赛周末前给赛车进行基本设置。
当赛车在赛道上行驶时,车队为了检测轮胎状况,安装了轮胎压力和温度传感器。无线传感器安装在轮胎气嘴的轮辋上以检测轮胎气压。轮胎温度传感器监测轮胎外部的温度,前传感器安装在后视镜壳体内,后传感器安装在底板的上表面。传感器将数据传输给工程师,使他们可以监测轮胎性能,进而警告车手可能会出现的问题。温度传感器是红外的,与制动器温度传感器类似。
电子设备
电子设备相当于F1赛车的血液,几乎所有的赛车系统都使用电子设备,没有电子控制系统赛车根本无法正常行驶。国际汽联允许单向遥测——从赛车到维修站,禁止从维修站到赛车的遥测,这就意味着车队不能远程调整赛车的系统或设置。
国际汽联对电子系统的使用有着严格的限制,尤其是辅助驾驶系统,并且还禁止使用防抱死制动(ABS)和牵引力控制系统。为了监督规定的执行,国际汽联有权查看赛车上所有电气控制系统的组件和软件,国际汽联的工程师能够检查到有没有存在违反规定的“隐藏”系统。事实上,法规规定所有电线的设备,例如EUC、传感器、执行器等,必须通过国际汽联的检查和批准才能在比赛周末使用。这能让国际汽联准确了解到底赛车使用了什么装置和系统。
F1赛车道通常安装一套12伏的电气系统,RB6赛车的工作电流为30~40安,这与道路版汽车类似。