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小知识:显微镜下的F1

2024-05-18 15:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

  每一场F1比赛要持续约两个小时左右,赛车在赛道上飞奔数十圈,加上排位赛与实地测试,这段时间内,车队如何知道赛车内部发生了什么?这就要借助车上装载的各种传感器和无线电传输设备的帮忙了。

  如今在赛车运动中必不可少的遥测装置是从上世纪70年代初开始出现在赛车场上的。当时,出现了动力强大的涡轮增压引擎,细小的1500cc引擎加上庞大的涡轮增压器后输出了惊人的马力,极大地提升了F1赛车的速度,但凡事有利就有弊,时间一长,这些涡轮引擎就不可避免地遭受到巨大的机械与热力损伤,而且此类引擎故障经常和反复地发生,令各车队饱受困扰。于是,人们想到必须找出办法及时地监控赛车内部的情况,以便一有故障苗头就能立刻通知车手作出调整。宝马和雷诺要求计算机专家设计出一种能够记录赛车数据并能将它们通过无线电发回维修站的装置。这种设备不久以后就开发了出来,它们运行良好,不过随着F1运动的发展,第一代遥测技术遇到了瓶颈,尺寸太大、重量过重以及内存有限使它们越来越不适应赛车场上的形势。第一代赛车遥测技术出现10年以后,电子计算机技术的飞跃为F1带来了全新的遥测装备,从此以后,遥测技术就被应用到所有汽车运动领域中,并随着电子计算机的发展而不断进步。

  为什么赛车需要这些遥测设备呢?普罗斯特车队负责数据记录的遥测专家布鲁诺・科贝说:“因为我们想找出最佳的赛车设定,既保持赛车的高可靠性,又保障车手的安全。”

  一辆F1赛车内外装备着无数各种各样的传感器。以普罗斯特赛车为例,仅在底盘上就安装了至少50个传感器,这些传感器记录并计算出赛车的速度、加速度、机械劳损程度及零件移动的情况,“把这些数据汇集起来,我们就能知道当时赛车的动力表现。”科贝说。凭着这些精确的记录,工程师们能够掌握赛车在赛道上每时每刻的情况,他们能即时知道油门踏板的角度、方向盘的角度、赛车的真实速度(通过装在每个车轮上的传感器)、引擎的转速、鼻翼和尾翼上的空气压力、悬挂系统的位移以及档位选择,等等。简而言之,赛车的一切和车手在座舱里所做的一切,正像一句著名广告词所说的那样:“一切尽在掌握”。不止如此,工程师们还可以通过这些数据比较旗下两个车手的驾驶风格。几秒之内,车队就能得知车手在一个快弯中是否松开了油门,或者一个车手在急弯里是否比他的队友早一点踩下刹车踏板――车手们的一举一动都无所遁形,发生失误时他们再也找不到推卸责任的借口。

  工程师们有两种办法获取以上数据,一种当然就是通过无线电,另一种则是当赛车进入维修站时通过电缆从车载电脑中下载。“两种方法的区别在于获得数据样本的多寡,”科贝解释说,“通过无线电遥测,我们可以得到刚好够用的赛车数据,而且我们能立即发现潜在的问题。不过,遥测永远不能非常顺利,无线电始终会受到各种干扰,我们不可能得到完整的数据。相比之下,电缆下载的方法能收集到非常完整与准确的记录,而它的弊端也是显而易见的,即不能提供实时的赛车情况,虽然下载这些资料只需要几秒钟。”

  这套监测系统的关键是在遥测传输上。赛车上装载了一个无线电发射器,而车队在维修站里则准备了一大套接收设备以及庞大的数据分析系统,每当赛车经过维修站外的直路,无线电就把存储在车载电脑内存中的资料传给维修站里的接收器,“遥测让我们时刻监视着赛车的关键部件――引擎、液压系统、电子设备等,比如一旦发现引擎油压在某个弯道里突然下降,我们就马上提醒车手注意或者通知他进站检修。”科贝说。普罗斯特车队在排位赛时会使用230个无线电频道,以每秒9兆的传输速度从赛车上接收数据,而在正式比赛时则减少一些频道,数据传输速度也因此降到每秒7兆左右,“比赛时有22辆赛车同时在赛道上竞技,大家都在使用无线电,你用的频道越多,互相干扰的可能性就越大。”

  赛车的运行资料除了用于比赛中的监控之外,也是车队研发赛车必不可少的宝贵财产,一般比赛结束后,这些数据会被送给赛车生产厂,他们把数据输入电脑中,并依靠这些数据模拟比赛,从中分析赛车设计和调校的得失,为进一步改进作准备。

  虽然F1赛车的传感、遥测设备越来越先进,但困扰工程师的还是一个基本的问题――重量。虽然传感器是很轻的,但电线与无线电发射器的重量却让工程师们大伤脑筋,尤其当赛车制造材料已经接近轻量化的极限时,“有时候我们会问自己:‘我们真的需要这么多传感器吗?’”。小余/编译

    (体育参考)



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