物理 F1基本素养帖
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此帖为新车迷服务,主要更一些F1术语和F1趣梗,帮助新车迷们更好得看懂F1比赛,了解F1文化。
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@即未用户7498@云游于宇宙边际的浮游生物@水光卓@想要fly的vapor 帮忙给点建议。
F1
英文全称 FIA Formula One World Championship
中文名:世界一级方程式锦标赛
基本介绍:
1、比赛形式:
F1赛季通常由多个分站组成,每年举办约20场大奖赛(Grand Prix,GP,就是MotoGP那个GP),分布在世界各地,如欧洲、亚洲、美洲和中东等地,以前非洲也有,21世纪后取消(具体原因帖主也不知道)
每场大奖赛包括:
练习赛:有一练、二练、三练,使车手熟悉赛道,同时使车队完成赛车调试。
冲刺排位赛:决定冲刺赛发车顺序
冲刺赛:可以视作小正赛,是车手适应比赛,获取积分的重要机会
排位赛:分为Q1、Q2、Q3,决定正赛发车顺序,采取逐轮淘汰制,Q1确定并淘汰P16~P22的发车顺位(26赛季之前只有20名车手时是P16~P20),Q2确定并淘汰P11~P15的发车顺位,Q3确定P1~P10的发车顺位。一般排位赛P1被称为杆位。
正赛:正式比赛,通常持续约1.5到2小时,最长可达约60圈。前十名可获得积分:P1 25分,P2 18分,P3 15分,P4 12分,P5 10分,P6 8分,P7 6分,P8 4分,P9 2分,P10 1分。
2、历史发展(从意义与总体发展角度划分)
1. 暴力美学的黎明(1950s)
F1正式成立于1950年,首届F1世界锦标赛在英国银石赛道举行,共12场比赛。早期赛车多采用自然吸气式直列或V型发动机,排量为2.5升,以阿尔法·罗密欧、玛莎拉蒂和法拉利为代表。催生了如方吉奥这样的“远古真神”
2. 中置引擎的咆哮(1960s)
1960年代引入了更轻的材料(如铝合金车身)和中置引擎布局。1968年,迈凯伦车队首次使用单体壳结构,提升了安全性和刚性。
3、地面效应下的安全危机与规则变革(1970s)
1970年代是“黄金时代”,产生了诸多传奇车手,F1也迎来了发展的黄金时期,F1也逐渐成为世界上规模最大的赛车赛事。为了取得更好的成绩,彼时的工程师都在绞尽脑汁想如何用各种各样的气动布局,但是,大量不成熟的技术导致了某些车手的丧生,因此,1973年,FIA开始加强安全标准,限制各车队的“法外狂徒”。1978年,LotusT7首次采用地面效应,显著提高了赛车的下压力,不过由于技术不成熟,在受到地面干扰时(如压到突起)地面效应就会消失,产生安全事故,因此后来被FIA禁赛。
4、涡轮增压的疯狂与金元时代的爆发(1980s)
进入八十年代,随着影响力持续增大,F1的市场潜力开始毫无保留的爆发,由此进入了“金元时代”。同时,考虑到V12发动机恐怖的质量,各车队开始将目光投向轻量化的小排量发动机,为了弥补小排量发动机动力缺陷,制造商将原自然吸气式发动机改为涡轮增压式。于是,制造商们又在机械动力上开启了新一轮的较量
5、技术爆发下的商业巅峰(1990s)
八十年代末期,有车队为了极致的机械动力,贸然修改引擎参数,导致围场内机械事故频繁。于是,FIA开始进行又一轮改革,取消涡轮增压,回归自然吸气,选择“性价比”较高的V10发动机。但是对于车手仍缺乏保护。1994年,“车神”塞纳在赛车失控后撞上水泥墙后当场死亡。车神的陨落使FIA才开始全面考虑对于车手人身安全保护方面的工作,如水泥护墙改造为轮胎墙、在车身中引入碳纤维结构在撞击时为车手吸收能量等。
九十年代末期,电子辅助系统萌芽,F1即将迎来新时代。
6、电气化与空动技术的成熟(2000s)
进入21世纪,电子技术进一步发展,成为F1车手操控赛车过程中不可或缺的一部分。得益于此,在大量电子技术的加持下,F1气动布局进一步细化,产生了鲨鱼鳍、防滚架等气动组件,对于气动布局的调控更是精确到毫米级。
在环保需求日益增强的大背景下,FIA于2010年将V10引擎改为V8引擎,并于2011年引入DRS系统。
7、油混趋势增强(2014~2022)
2014年,随着气候变化进一步升级,FIA将V8发动机换为V6Turbo Ultra动力单元。2014年,法国F1车手比安奇在雨战冲入吊车底部身亡,FIA推出HALO系统(人字拖),并于2017年正式启用。至今已救下勒克莱尔、汉密尔顿、周冠羽等众多车手的生命。
8、极致的驾驶体验(2022~2025)
2022年,F1再起“地效时代”,同时推进气动布局简洁化,给车手带来了极致的驾驶体验。将F1化为暴力美学与人车结合的舞台,造就了“最好的F1”
9、电能显威(2026至今)
2026年,FIA取消了地面效应,将赛车动力单元油电比调整至1:1,取消NGU-H(热能回收系统),增大NGU-K(动能回收系统)的输出功率和电池储量,同时取消DRS系统,以Overtake模式和Boost模式取而代之,并将F1的前翼与尾翼均设为可调试,将赛车行驶状态分为直道模式和弯道模式,有进一步升级了F1的气动布局,增大下压力,以弥补地面效应的缺席。但是这一系列措施招致了很多F1车迷和车手乃至车队的不满,FIA仍需慎重。
此外,从动力单元角度,可以划分为:
1、起源(1950s、1960s)
代表车型:Ferrari 246 F1 (1958–1961) 2.4L V6 自然吸气、 Cooper T51 (1959–1961) 2.5L I4 自然吸气、BRM P25 (1960–1961) 1.5L H16 自然吸气、Cooper T60 (1962) 2.0L V8 自然吸气
2、V12时代(1970s)
代表车型:Ferrari 312 T (1975–1980) 3.0L V12 自然吸气
3、V6时代(涡轮增压)(1980s)
代表车型:McLaren MP4/1 (1981) 1.5L V6 涡轮增压、 McLaren MP4/4 (1988) 1.5L V6 涡轮增压
4、V10时代(1990~2009)
代表车型:Williams FW14B (1992) 3.5L V10 自然吸气、Ferrari F2002 (2002) 3.0L V10 自然吸气
5、V8时代(2010~2013)
代表车型:Red Bull RB6 (2010)2.4L V8 自然吸气
5、V6Turbo Hybrid时代(2014~至今)
代表车型:Mercedes W05 Hybrid (2014)1.6升 V6 涡轮增压混合动力单元(PU106A)
还有,气动布局角度角度
1、机械传动时代(1950s–1960s)
赛车设计以机械性能为核心,空气动力学尚未系统化。多数赛车采用“长鼻”结构(用于容纳前置引擎),车身低矮但缺乏主动气动控制。前翼和尾翼尚未普及,气动布局基本依赖流线型车身(主要目标是减少阻力)。
2. 翼片时代(1970s)
1970年代,翼片技术成为主流,前翼、尾翼被广泛用于产生下压力。并引入可调节翼角技术,允许车队根据赛道调整攻角。气动布局进入高下压力时代,使赛车在弯道中获得更强抓地力。
1978年,地面效应概念出现,利用侧裙与地面之间的低压区产生巨大下压力,使F1赛车过弯速度首次突破100km/h
代表车型: Lotus 72
3. 地效初探(1978~1983)
1980年代初期,制造商开始开发侧裙和文丘里通道结构,使赛车在地面附近产生高达1000kg以上的下压力。
但是气动布局高度依赖“地面效应”,赛车贴地飞行,带来严重安全隐患:一旦赛车离地或碰撞,下压力骤降导致失控。因此,1983年,FIA禁止使用地面效应,强制要求底板平滑且抬高。
代表车型:Brabham BT46B “Fan Car” 、McLaren MP4/4
4. 气动规范化时代(1990s)
1990年代,为了保护车手安全,FIA开始严格限制气动部件尺寸,F1气动布局开始规范化,限制前翼宽度、尾翼高度。引入双层尾翼等创新设计,但在1998年被禁。同时,气动布局转向复杂外形优化,扩散器、襟翼、导流板广泛应用。车队开始强调气流管理,减少乱流。
代表车型:Williams FW14B
5. 电气辅助与气动融合(2000~2022)
2000年代,在FIA推动下,气动布局继续深化。出现鲨鱼鳍、T型尾翼、前翼端板导流等细节设计。车队开始大量使用CFD(计算流体动力学)和风洞测试,实现毫米级优化。
气动布局追求低阻力和高下压力,即在最小阻力下获得最大下压力。
代表车型: Ferrari F2002 、 Red Bull 、RB6 Mercedes W05 Hybrid
6. 地效时代(2022~2025)
2022年FIA实施重大规则改革,旨在减少赛车之间的气流干扰,提高超车机会。简化前翼设计。引入地台式底盘,是产生地面效应,取代传统底盘。扩大扩散器并优化其形状,使其成为下压力主要来源。同时,对于前轮后方的Y259区域进行气流引导,减少乱流对后车影响,以提升比赛观赏性。
代表车型:RB19、MCL63
7、电气化时代(2026~至今)
取消地台式底盘,换回传统底盘,进一步加强气流管理,整理乱流,提高下压力