赛车运动在我国的发展.doc

赛车运动在我国的发展引言赛车运动以其激烈、惊险、浪漫、刺激，使成千上万的观众为之痴迷，也使世界汽车运动技术的发展日新月异。F1赛车的发动机、变速器以及轮胎在60年的发展过程中，不停的变化，也是得其遥遥领先于当今的汽车技术，同时也引领着当今的汽车技术。F1赛车新技术，推动现代汽车技术的不断进步。一. 赛车运动的现状与发展（一） 赛车运动的历史与现状1904年6月10日，在赛车运动兴盛的法国成立了国际汽车联合会，由它负责管理全世界汽车俱乐部和各种汽车协会的活动。19世纪80年代，欧洲大陆出现了最早的汽车。汽车运动也随着汽车工业的发展而兴起。起初，汽车运动的目的是为了厂商检查车辆的性能，宣传使用汽车的安全性和可靠性，因此汽车厂商对此积极自主一起推销产品。而F1就是赛车运动的最高殿堂。1950年国际汽联第一次举办了世界锦标赛（First FIA Drivers World Championship），而且一直举办到今天。这段时间，是F1稳步发展的阶段。 目前F1共有10支参赛车队，每队最多参赛2人，每年规划有17至18站的比赛，通常约在三月中开跑，十月底结束赛季。 除了大量的特别是与安全、空气动力学有关的规定外，目前的方程式限定是发动机气缸为8个，总容积为2.4升、禁用增压器、最小车重605公斤(包括车手及比赛装备)。从历史上首次汽车比赛的1894年(巴黎到里昂)到 1900年间没有出现方程式(Formula)一词。当时的汽车比赛很简单，只是按燃烧方法(汽油机与蒸汽机)、座位数来分组比赛。在那时，汽车至少有两个座位，直至二十世纪二十年代末单座赛车才出现。 F1创办多年以来，有着多位著名的车手，在近代最著名的就是7届世界冠军，人称“车王”的德国车手，舒马赫。 F1世界大奖赛自1950年举办以来,迄今为止一共产生了27名冠军，其中有13人曾经获得两次以上的冠军。其中胡安曼纽尔范吉奥一共获得五次冠军，这个记录使其他冠军车手黯然失色，整整保持了五十年无人打破。而现在，迈克尔舒马赫，则以他的七届冠军成为新一代巨星，他的成就超过了前辈，在同时代的车手中更是无人可比，而且他似乎一点都没有退步的迹象。目前在F1最具有人气的车手无疑是芬兰“冰人”莱科宁。从十岁开始，基米莱科宁就成为了卡丁车赛事中的常胜将军，基米莱科宁在1999年方程式大赛中夺得亚军。同年，20岁的莱科宁还参加了福特方程式欧洲杯（Formula Ford Euro Cup），并拿到了雷诺方程式冬季系列赛（Formula Renault Winter series）的冠军，还在这一赛季开始的四场比赛中保持连胜而在2000年的英国雷诺方程式中，他完全垄断了比赛，这一赛季的总共10场赛事中他有7场获胜。在2000赛季结束后，莱科宁在自己参加的总共23场雷诺方程式比赛中竟有13场获胜，胜率达到了可怕的56%。莱科宁在自己的处子大奖赛2001年澳大利亚大奖赛中以第6位置完成比赛，而拿到了1个积分（当时只有比赛前6名车手享有积分）。2007 加入法拉利车队，在两次与总冠军擦肩而过后，也最终以奇迹的名义夺得年度总冠军，最终以一分的优势夺得冠军。F1的赛道也是至关重要的，当然古老的赛道也是F1最具有看点的。意大利的蒙扎和圣马力诺就是这种赛道。意大利蒙扎赛车场的赛道全长有5.772公里，这个赛道是全年度F1赛季中最高速的跑道之一，赛车平均时速几乎可达到250公里，最高时速更高达350公里，这个赛道为观众提供了无与伦比的感官刺激。每年一度的圣马力诺大奖赛标志着一级方程式赛车“欧洲巡回赛”的开始。意大利现有的两大世界级锦标赛，这是其中的第一个。按照规定，每个国家每年只能够 举行一次大奖赛，但是意大利这个小国家却非常荣幸的被获准可以举办这项赛事。这是欧洲巡回赛事的第一站。根据车手在海外各站赛事的成绩，可以对本站比赛的 成绩进行大致的预测。（二） 赛车运动的魅力除F1外，在国外还有WRC Motogp,达喀尔拉力赛等比赛。WRC是“WorldRallyChampionship(世界拉力锦标赛)”的缩写。拉力赛一词取自英文“Rally(集结)”，表示参赛车辆必须严格按照比赛规定的行驶路线，在规定的时间内，到达分站点目标并在规定时间内完成车子的维修检测。WRC的比赛规则十分详细，比如参赛车辆必须为各大汽车厂家年产量超过2500辆的原型轿车，同时对于赛车改装后的尺度、重量以及排量、功率等都有严格的限制。WRC是每辆赛车必须同时搭乘一名车手和一名领航员。车手只管开车，充分发挥自己高超的驾车水平，而领航员既要在比赛期间安排好一些生活琐事，而且还要在比赛时为车手指明每一天比赛的正确方位和路线，并在赛段里及时准确地提供前方的路况。目前FIA规定每支厂队只能派出两部车参赛，而参赛厂队也必须全年参赛才能角逐年度车队积分。综合这两项规定，车队积分是取具有车队积分车手中成绩最佳的前八位。厂队在全年度必须参加10站以上，并且至少要参加两场欧洲以外的赛站。 近几年在国际RALLY赛场上由于IMPREZA WRX与LACER EVO取得容易、套件充足，因此造成A8组与N4组的参赛车辆数远大于其它组别世界摩托车锦标赛，亦称世界摩托车大奖赛（ Grand Prix motorcycle racing），常用简称摩托GP和GP赛，是指摩托车公路赛中最重要的一项赛事，其重要性之于二轮赛车相当于F1之于四轮赛车。它由国际摩联（FIM） 主办，各分站赛主办国负责承办的每场具体的比赛，具体管理和争端仲裁则由摩托GP赛事委员会执行。像F1赛车一样，GP级摩托车也并不仅仅是用来比赛，更要用来展示制造商的技术和设计实力。因 此所有GP级摩托车大都是昂贵的轻材料制成，比如钛、加强碳纤维塑料。这些技术的应用一般不能被大众接触和购买。这种例子还有很多，包括精密电子器件，遥 感勘测，引擎管理系统和牵引控制，碳素纤维闸，还有高级发动机技术，像本田的V5发动机配置和Aprilia的RS3。后者甚至使用了F1赛车用的 Cosworth设计的气阀制动系统。巴黎达喀尔拉力赛（The Paris Dakar Rally）简称达喀尔拉力赛，是一个每年都会举行的专业越野拉力赛。比赛对车手是否为职业选手并无限制，80%左右的参赛者都为业余选手。虽然名称为拉力赛，但事实上这是一个远离公路的耐力赛。比赛中需要经过的地形比普通拉力赛的要复杂且艰难得多，而且参赛车辆都为真正的越野车，而非普通拉力赛中的改装轿车。拉力赛的大部分赛段都是远离公路的，需要穿过沙丘、泥浆、草丛、岩石和沙漠。车辆每天行进的路程从由几公里到几百公里不等。赛车运动之所以可以引起巨大的反响与其充满了危险、刺激的特性分不开。但是赛车技术也可运用在民用车领域。而赛车可以有助于汽车的性能，尤其是它的动力性。赛车场是汽车技术创新的“试验田”。赛车能够使汽车的所有零件都处于最大应力状态下工作，将正常使用条件下几年后才能出现的问题在短短几个小时之内就能暴露出来，节省了大量的时间。赛车也是动态的车展和最佳的广告，同时也促进了汽车大众化，也是集人与车为一体的综合较量。（三）国外赛车运动的发展随着时代的进步，赛车活动也发展出不同种类比赛形式以及不同场地的赛事。直到今天，赛车运动巳经成为全球无数车迷关注的体育项目。世界一级方程式锦标赛(FormulaOneWorldChampionship)-世界一级方程式锦标赛是目前四轮车赛中水平最高的赛事。方程式3000/二级方程式锦标赛(Formula3000/FormulaTwo)-这两种赛车同样是只设有一个座位，前后也配备整流翼，外观上和 一级方程式非常相像，但较小的体积，像是小一号的F1。而在亚洲，每年一度的澳门格兰披治大奖赛亦是一众赛车新星的摇篮，不少世界知名的赛车手在新人时期，都曾经到澳门作赛。首届举行于1954年10月30日-31日。澳门格兰披治大赛车现已是澳门体坛和车坛一年一度盛事，赛事在称为东望洋跑道上进行。跑道全长6.2公里，主要是以现有的闹市街道作赛，以多弯、狭窄等赛道因素着名于世。现时定于每年11月第三个星期四至星期日举行。丰田和本田是世界著名的汽车品牌，日本亦是赛车运动兴旺之地，在日本每年都有超过60项赛车运动，日本的轮胎制造商石桥是0610赛季F1唯一指定的轮胎制造商。但可惜的是，由于国际金融危机的影响，在2008年年底，本田宣布退出F1，不久之前，丰田也宣布退出F1，而石桥轮胎也宣布将在2010年后退出F1。在此之前，斯巴鲁也退出了WRC的比赛，这不得不说是赛车运动的巨大损失。二、赛车技术的特征及在现代汽车中的运用（一）F1引擎虽然所有车厂都使用 V10 结构，但五个汽缸两侧之间的角度却不尽相同。由于赛车比赛规则规定引擎容量不可超过3000 cc，因此，引擎供货商们莫不竭尽全力想尽办法制造接近这个标准的引擎。福特 Coworth V10 CR2 的排气量为2998 cc。图1 F1发动机 R1 的引擎只有569 mm 长、506 mm 宽、492 mm 高 (包括风箱)。离合器只比成年男子的拳头大一点而已。高科技材料使得引擎变得很轻，重量只有 97 公斤。 例如，F1 火花塞的韧性比一般普通房车强，如此才能承受每分钟转 18000 下的震动。但它们的尺寸却比较小，螺纹直径只有 10 mm（标准火星塞为 14 mm），所产生的火花也比标准火花塞大。令人惊讶的是，虽然 F1 引擎的燃烧温度可达摄氏 1,000 度，但在运转时却比普通房车引擎温度稍低。一级方程式 V10 的冷却剂温度可低到摄氏 110 度，油料温度可达 140 度，大约比普通房车低 20 度。这么小的机器却能产生如此之大的能量，你难道不想把 F1 的引擎装到自己的车里吗？也许不想，因为 F1 引擎每跑 100 公里就吃掉 60 公升的汽油（二） F1赛车轮胎现代F1赛车是一件科技的杰作。但是人们通常在关注空气动力学和引擎的开发之余，忘记了轮胎的重要作用。一辆出色的赛车需要出色的轮胎才能拥有最完美的表现。如果遇上糟糕的轮胎，最好的赛车也无能为力。虽然在技术发展上有一些交集，但从本质上而方，赛车轮胎和普通民用车所使用的轮胎是完全不同的两件产品。民用轮胎设计时更多考虑的是耐用性，通常一套轮胎可以达到16000公里以 上的寿命。然而一套F1的轮胎最长也只需要200公里（2005赛季规则修改后增加了轮胎寿命的要求）的耐用距离，同时与F1赛车其他部件的开发原则相同，轮胎追求更轻和更坚固和材质。采用尼龙和聚酯材质构造的花纹可以比民用轮胎提供更大的抓地力支持。在F1比赛中，赛车通常可以达到1吨左右的下压力，4克的水平负载和5克的垂直负载。比赛轮胎的设计通常采用最柔软的橡胶配方以确保最大的抓地力，不过使用偏软的配方也会使轮胎磨损得很快。只要观察一下赛道上的主赛车线，就可以发现大量残留下来的橡胶颗粒（对于高速行驶的赛车而言，这些颗粒的撞击力相当于子弹）。所有的轮胎在高温下可以维持不错的工作状态。F1使用的是开槽的轮胎，通常在90摄氏度至110摄氏度之间达到最佳工作温度。为了维持胎温，轮胎内填充的是不是普通的空气而特殊的低密度气体。在F1轮胎的发展史上，20世纪60年代时出现了光胎。车队和轮胎制造商们认为，如果干地胎表现没有花纹，可以使赛道表面与轮胎的接触面积达到最大，从而有效地增加下压力。在1998年轮胎规则修改前，F1赛车一直使用了光胎进行比赛。新的轮胎规则出台后，为了增加比赛的观赏性，必须使F1赛车减速。之后F1赛车开始使用开槽（带花纹）的轮胎。根据规则要求。所有轮胎必须带有4条连续的花纹，至少深2.5言之毫米，间隔为50毫米。规则的修改使轮胎制造商面临了新的挑战，为了保证胎纹的完整性，开始选用更软质的橡胶材料。轮胎橡胶是选“硬”还是选“软”在每条赛道都会发生变化，根据赛道特性，轮胎制造商会做配方的调整。比赛时，轮胎制造商会向车队提供两套不同配方的轮胎，车队可以自行选择偏硬还是偏软的轮胎，选定后不能更改。轮胎的柔软度会根据选用的化合物配方不同而发生变化，最主要的三种成分包括碳、硫磺和油。通俗地说，轮胎中多用一些油，轮胎就会偏软。 图2 F1轮胎 中性胎（半雨胎）和全雨胎的花纹格式有所不同，这些轮胎表面的花纹格式有利于排除湿滑赛道上的积水。对于车手而言，没有什么情况比赛车“滑水游戏”更糟的了，这是赛车几乎处于完全的漂浮状态。显然这时赛车已经丧失了大部分的抓地力，现代F1轮胎的花纹格式设计可以在最短的时间内排出最多的水，从而确保轮胎表面同赛道的最大接触面积。F1轮胎内填充的是含氮气体混合物，这样可以在同样温度下尽可能地减小胎压，同时也可以比普通的空气更久地维持胎压 （三）F1赛车变速器F1赛车采用无缝隙变速箱，号称有快速换挡系统技术(quick-shift system)的全新变速箱，无缝隙变速箱的技术至今仍是F1中最大机密,甚至有的车队技师表示没听说过其技术细节,无缝变速箱的技术特点概况为一句话就是：最大限度的缩短换档时间，并保持动力输出的不间断。图3 无缝隙变速箱与传统变速箱最大的不同在于无缝隙变速箱换档速度惊人，以电子讯号控制外加动力油压缸进行压放离合与换档的动作,无缝加速，丝毫没有传统变速箱加速时的顿挫感。由于拥有高度的电子化技术，还可以结合如节气门等电子燃油系统，在退档时自动补给燃油，模仿传统手动档赛车的“跟趾动作”。无缝隙变速箱的优势还有在实现快速换挡的同时，能保持动力输出的不间断, 在换挡过程中可减少马力的流失,每圈可以比传统变速箱快0.2秒左右。无缝隙变速箱在制造上的主要特点是，使用了碳纤维的外壳，结构设计的非常紧凑,使车尾收的更紧,更符合空气动力学原理. （四）赛车技术在汽车中运用F1动力回收系统，简称KERS系统（见图1），将收集赛车在刹车时产生的热能来增进超车。安装了KERS系统的赛车，变速箱将协助承担一部分制动任务，变速箱内的KERS系统将制动时产生的部分能量储存起来，在赛车需要加速的时候作为辅助力释放出来，从而重复利用能量。 KERS系统由3个关键部分组成：电子马达、电池以及能量控制单元。3个部分分别属于不同的技术范畴，但都需要针对F1赛车进行“量身订做”。 而在引入KERS的初期，即将在年底卸任的FIA主席莫斯利就声称，KERS系统在F1的使用，将会为该系统在民用车的使用作为一种实验，若在F1中取的成功将会引入民用车。在今年赛季中期，车队联盟就达成一致，明年将不会使用这一系统。而就在宣布后不久，法拉利车队和麦克拉伦车队就依靠着KERS系统的表现夺人眼球。 图4 Kers系统示意 三、我国的赛车运动发展 （一）我国赛车运动的现状上海国际赛车场是上海国际汽车城营造汽车文化的重要组成部分。选址在嘉定区安亭镇东北，距安亭镇中心约7公里。东至漳浦河，西至松鹤路、东环路，南至宝安公路，北至规划中的郊区环线高速公路，总面积约5.3平方公里。上海国际赛车场由赛车场区、商业博览区、文化娱乐区和发展预留区组成，其中赛车场区主要包括赛道、赛场指挥中心、医疗急救中心、新闻中心、安检中心、赛车改装中心、赛车维修区、看台设施、赛车防护设施、直升机停机坪、燃油供应站、油库、赛车学校、 停车场等。赛车场赛道总长度7公里左右，由一级方程式赛道和其它类型赛道组成。一级方程式赛道长度约 5.3公里，宽度12至18米。赛道整体造型犹如一个翩翩起舞的“上”字。它既有利于大马力引擎发挥的高速赛道，又具有挑战性、充分体现车手技术的弯道。 除了部分与F1赛事共用外，还可以举办各类不同的赛事。赛车场设计看台规模约20万人，其中带顶蓬的固定看台约有5万个座位，其余为坡型露天看台。 图5 上海国际赛车场上海赛道的总长度为5451.24米，具有7处左转弯道及7处右转弯道。平均时速205公里。最长的直道长度为1175米，位于弯道T13和T14之间。赛道的宽度在13-15米之间，一般为14米，在弯道处加宽到最大20米（弯道T14/T15）。其他有特色的赛道设计为：螺线型收缩的弯道（弯道T1到T3），其半径从R=93.90米变为 R=31.8米；螺线型展宽的弯道（弯道T11到T13），其半径从R=8.80米增加到R=120.55米；还有两处急转弯道，曲线半径分别为 R=18.70米 （T6）和R=10.07米（T14）。赛道轴的最低点，其绝对标高为+4.50米，最高点处是位于弯道T2上，绝对标高+11.24 米。最大上坡坡度为3，最大下坡坡度为8。整个赛道是由弯道、直道和一些上下坡道组成，其在最长直道上（T13和T14之间）的最高允许时速为327 公里/小时，并且在窄弯道处要求制动到87公里/小时的时速，给观众带来一种赛车运动所特有的激烈、紧张和刺激的感受。F1进入上海，无疑是改革开放30年来，中国赛车界发展的一个里程碑。世界赛车史上，中国以前从来不是一个重要的名字。新中国成立60周年，赛车运动对大多数人来说，依然是一项神秘而陌生的运动，但是自从2004年，引进了和奥运会、世界杯并称世界三大赛事的一级方程式大奖赛以来，中国赛车事业的发展开始令人瞩目，达喀尔，Moto GP250，宝马方程式，越来越多的赛事中，出现了中国车手的身影。无疑，从事赛车运动需要一定的基础，改革开放所取得的重大成果是赛车运动能在中国发展的一个重要因素。而这也