再議F1賽車剎車碟

f1圍場裏的那些事 發佈 2023-01-30T00:34:44.631306+00:00

在文章開始之前,我首先要感謝一位熱心的網友在評論中的指正,針對我在本周發布的一條關於F1賽車剎車碟加工工藝的視頻確實存在錯誤,本視頻是民用跑車剎車碟的製備工藝,不是F1賽車的,經過查閱相關的資料,確認了F1剎車碟確實如這位網友所說,不是陶瓷基底的,而是碳基底的,所採用的工藝手段是

在文章開始之前,我首先要感謝一位熱心的網友在評論中的指正,針對我在本周發布的一條關於F1賽車剎車碟加工工藝的視頻確實存在錯誤,本視頻是民用跑車剎車碟的製備工藝,不是F1賽車的,經過查閱相關的資料,確認了F1剎車碟確實如這位網友所說,不是陶瓷基底的,而是碳基底的,所採用的工藝手段是PECVD的方式,也就是半導體晶片加工行業中普遍存在的物理氣相沉積的工藝路線,對此我向各位車迷朋友道歉,並向這位熱心的車迷朋友表示感謝,您的專業性讓我們的知識庫又得到了一次補充。

本期內容我們仍將討論F1賽車剎車系統方面的知識,我們都知道F1的剎車系統也有一個工作溫度區間,通常是不低於300度的情況下,剎車才能發揮出應有的效應。低於300°C,剎車碟和卡鉗之間不會咬合得太緊,而高於1000°C,碳質的剎車碟會因為氧化並過早磨損,所以剎車時,剎車碟的溫度通常可以達到700°C至900°C,更多時候是保持在500度左右。

因為剎車碟降溫非常快,而保持剎車系統的工作窗口並不難實現,但需要對剎車碟的包裹進行仔細的計算,在去年冬測期間,邁凱倫就出現了這個問題而導致剎車系統著火,然後車隊將原來的碳制的包裹改成了金屬包裹後,這個問題得到了解決。

當然,剎車系統的冷卻方案也取決於賽道布局,比如在蒙特婁賽道,在進入倒數第2號彎之前的長直道末端,車手通常會大力制動,而除了最後一彎後的直道又很短,這時剎車無法得到有效的冷卻。在摩納哥和巴庫也出現了類似的問題。

自上個賽季以來,F1賽車的重量增加了很多,而且直道尾速更高,這對賽車的剎車系統的散熱帶來了更大的困難。此外,技術規則為了減少前輪亂流,要求剎車系統所產生的熱氣流不能排向賽車的外側,並且不允許把剎車系統的通風導管當成空氣動力學套件來使用,所以現在的F1賽車剎車系統看起來要比以往簡化很多。

為了給剎車碟散熱,普遍的做法就是在剎車碟上鑽孔,以保證剎車碟內部可以吸入更多的冷空氣,並由外部高速排出。多年來,剎車碟鑽孔的數量有所增加,直徑也變得更小,我們比較brembo公司為F1賽車製作的剎車碟可以看出,2006年,每個剎車碟約有100個鑽孔,2012年,這個數字上升到600個,而2021年上升到近1500個,自2022年規則大改以來,鑽孔數量在1000個左右。目前的技術規則規定了鑽孔的最小直徑為3毫米,相對2021年的2.5毫米要大了一些。

由於剎車碟的厚度保持不變,所以今年的鑽孔數量減少了,今年在前輪,剎車碟有1000到1100個鑽孔,後輪有900個鑽孔。鑽孔的減少意味著冷卻效率的降低,即使剎車碟的直徑有所增加。當然每站比賽,車隊所帶來的剎車碟也會根據賽道的特性來定製鑽孔的數量,另外鑽孔的數量還取決於天氣和空氣溫度,並不是鑽孔越多越好,車隊必須考慮將剎車碟的工作溫度能夠控制在理想的溫度區間內。

另一方面,過多的鑽孔也會降低剎車碟的結構強度,所以車隊也必須在結構剛性和冷卻效率之間找到正確的折中。通常在圍場內,喜歡大力制動的車手都比較青睞鑽孔少、結構強度高的剎車碟,因為他們的駕駛風格更容易導致剎車碟過快磨損,但也不是絕對的,比如在新加坡,幾乎所有車手都會選擇鑽孔最多的剎車碟配置,因為那裡的溫度實在太高了。

除了賽道特性和溫度,鑽孔的數量也取決於剎車碟的厚度。技術規則規定剎車碟的最大厚度為32毫米,如果車隊願意,可以低於這個厚度,但通常不會有車隊會這麼選擇,除非處於為賽車減重的考慮。

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