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00016版:人文·好奇

英国威廉姆斯车队工程师讲述——

当F1赛车撞上蜘蛛丝

  本报记者 李月红

  一根多粗的蜘蛛丝足以拦下一辆以时速300至400公里行驶的赛车?答案是,一毫米粗的蜘蛛丝。当然,这个强度来自它的纳米级。

  这一点儿都不惊讶。在英国帝国理工学院的实验室里,手指般粗的蜘蛛丝就可以将一个65.5公斤的人拎出水面。而一群认真的科学家甚至计算出大概是一根铅笔粗的蜘蛛丝可以拦住一架波音747飞机。

  8月11日晚,在省科技馆,由省科协、浙报集团主办,浙江日报、省科技馆、果壳网承办的“[科学] AStalk”第14期“看不见的盔甲”,邀请到英国威廉姆斯F1车队研发工程师陈复加、英国帝国理工学院研究员马克西姆·波雷特·洛德特讲述那些拥有“生命”的材料,是什么燃烧了F1赛车的速度和激情。

  F1赛车,作为当今世界最高水平的体育比赛,是高科技、团队精神、车手智慧与勇气的集合体。威廉姆斯F1是世界领先的一级方程式车队之一。威廉姆斯的名字,自然成为顶级赛车的代名词。毫不夸张地说,每一辆F1赛车,都是一个高精尖的科技聚合体。关注赛车的科学,既是好奇心使然,亦是关注未来汽车的新模型。

  在威廉姆斯车队(以下简称“威队”),整个工厂大概有653个人,每年制造4辆车,且有一辆必须是新车。在每一个赛事里,取胜有两个因素:选手的技术占到50%,另一半则来自工厂653人的认真工作,必须将赛车设计得更安全、更快些。

  是什么燃烧了F1赛车的速度与激情呢?回溯威队历史,从1986至2001年,赛车的形状并没有发生太多的变化。如果倒回7年,这款车型叫F7,变化可能会大一点。这7年里发生了什么呢?其中很重要的一点就是材料。

  作为F1赛事的主管部门,国际汽联圈定汽车材料选择范围,比如铝合金、钢、镁、钛、碳纤维的复合材料。威廉姆斯车队选择了复合材料。自1975年,威廉姆斯车队开始用复合材料制造赛车的二级结构,至今,该车队除轮胎外基本都是复合材料制造的。

  除了其体积轻,不到钢制材料的三分之一,一个很重要的因素是碳纤维的强度是金属的三倍多。“所谓强度,就是当你把一个材料压下来的时候,碳纤维材料是压多少碎多少,没压倒的会仍处于完好无损,吸收能量的方式处于可控状态。”陈复加说。

  根据规定,国际汽联要求在车壳不同的部位都要达到一定的强力要求,在这样的强力条件下不可以有任何的损伤。比如赛车前鼻梁,要能承受一个体积约780公斤的物体以每秒15米速度的撞击,这相当于两匹马全力奔跑时的速度;最重要的是赛车最上面的那一块,用以保护选手头部,要经过120千牛的重力测试,就是一辆高铁,把整辆列车放上去,它都不能有任何的变化,这就是研发人员必须要达到的标准。

  作为高科技的聚合体,F1赛车自然不会错过时下最热门的3D打印技术。尤其在进行空气动力学测试中,每个赛事季节,赛车都会有大大小小的改动,这些改动都是依靠3D打印技术制作赛车模型来完成的。陈复加说:“比如打印一个梁,原来设计是10毫米,现在改到1毫米,看看空气动力学有什么变化,3D打印机就要从10毫米打到1毫米,然后一一进行测试,这样可以加快我们研发的速度。”

  对于普通民众来说,或许更关心的是赛车中的高科技何时可以走入商用汽车。据陈复加透露,去年威队已经开始跟捷豹公司合作,采用同样的设计师、同样的材料、同样的工人制造了这么一个商用超级车,“所以,也许等这个工艺更加成熟一点,价格更低一点的话,大家都可以买一辆复合材料车。这样,大家都可以开着赛车在路上兜风了。”


浙江日报 人文·好奇 00016 当F1赛车撞上蜘蛛丝 2013-08-13 3142918 2 2013年08月13日 星期二