F1车手怎样与死神对抗 专业剖析车手安全仓单体壳

　　作为F1赛车的另一个“心脏”，单体壳(monocoque)是F1赛车上最重要的车手安全保护仓。这个在高温下烘烤制成的碳纤维壳体能在极端状况下保证车手的生命安全。下面我们将从历史谈起，一同剖析这个超高强度的高科技设备是怎样让F1车手在死神手中拣回老命的。

　　一，单体壳的历史

　　

单体壳由碳纤维打造，这种材料的强度是钢的两倍，但是质 量只有其5分之一，用它打造保护仓可能是当前的最佳选择。

　　威廉姆斯车队合成部门主管——布赖恩-奥-鲁尔克(Brian O’Rourke)表示：“单体壳(monocoque)在F1赛车上扮演着最核心的安全角色”。从传奇的F1设计师、前莲花车队领队科林-查普曼(Colin Chapman)开始，F1赛车便变得越来越安全了。在1962年的莲花25型上，技师首次用铆钉加固的轻金属壳体替代了传统的管状框架座舱，这是引入F1赛坛的第一具单体壳。但是第一具真正意义上的碳纤维单体壳却是迈凯轮在1984年引进的。从那开始，碳纤维单体壳便被作为保护车手的第一设备沿用至今。而国际汽联对单体壳越来越高的强度要求，则使这项设备对于车手的保护显得愈发重要。

　　

单体壳是赛车的第一单元，其余所有的部件几乎都与之相连

　　“在发展一辆赛车时，我们有两个目标：一是打造一辆足够快的战车，二是尽一切可能保护车手的安全。从那些严重的撞车事故中你可以看到单体壳对F1车手的保护能力，通常情况下赛车已经支离破碎，但是车手却能安全的从驾仓中爬出来，这一切都是单体壳的功劳。”鲁尔克说道。

　　二，单体壳的构造

　　单体壳由昂贵的碳纤维制成，这种材料的强度是钢的两倍，但是质量只有其5分之一。在F1战车上，每一克都是有价值的，因此这是单体壳为什么要选用碳纤维打造的重要原因。目前F1战车的单体壳总共由12层碳纤维组成，需要附带说明的是，每一根碳纤维只有人头发丝的五分之一粗。在制造单体壳时会将一层蜂窝状的铝铺设在两层碳纤维之间，然后将其放入高温高压的烤箱烘烤，等单体壳成型变硬大概需要两个半小时。

　　

单体壳由12层碳纤维烘烤成型，中间掺入一层很薄的铝，其 成型变硬大概需两个半小时，图为高温高压的碳纤维烘烤箱

　　但是现在，通常会将烘烤的程序重复两次以上，这主要是为了达到更高的强度要求。虽然现在F1战车使用的单体壳已经能够应付最恶劣的事故了；但是为了保证车手的安全，赛车车体本身还必须达到一定的韧性，这就是我们通常看到车队进行的车鼻、侧箱、车尾撞击测试，此时车身的作用相当于装配在单体壳上的吸能包，以吸收车身在撞击条件下的冲击能量。

　　三，检验单体壳

　　

不仅单体壳拥有极高的安全悉数，而且F1车手的座椅也是量身 打造的，并配备6点式安全带，图为翻倒后的法拉利F1座椅。

　　从1985年开始，国际汽联颁布了撞击结构和单体壳在负载情况下的动态和静态撞击测试条例，而且现在这些条款变得越来越苛刻。在此之前，这些安全检验工作都交给车队自己去做，所以各车队战车达到的强度要求，或者叫对车手的保护能力是参差不齐的。而当新的安全规则颁布后，不仅保证了更高的安全标准，而且现在每一支车队都必须严格遵守。

　　国际汽联主席马克-莫斯利(Max Mosley)表示：“不是每支车队都能通过安全测试便表明了撞击测试的重要性。”F1赛车的撞击测试通常在国际汽联的监督下进行，地点是在英国贝德福德郡(Bedfordshire)的大型撞击测试中心。其具体测试流程是这样的(以正面撞击测试为例)：首先将车鼻安装在单体壳上，然后将油箱装满同等质量的水，并将一个由六点式安全带捆绑的假人安装在座舱内。此时整个测试包的总质量为780公斤，撞击面是一堵坚固的水泥墙；等一切准备就绪后，赛车以14米/每秒(约合50.4km/h)的速度撞向水泥墙。与之相似，侧箱、尾部等部位的测试也照此进行。顺便提一下，民用车辆也要进行相关的安全撞击测试，只是执行指标不一样而已，下面是二者的简单对比。

　　

为实现高强度、低质量，几乎F1赛车的每一部件都被"碳化" ,就连HANS也不例外(他是FIA在2003年从印地引入F1赛坛的)

　　四，F1赛车VS民用车

　　F1车手都拥有强健的体格，他们乘坐的是专门缝制的赛车座椅，有非常好的侧面和后部保护，并且车手是被捆绑在六点式的安全带上的。与之相反，民用车的速度通常会非常低，乘员的座椅必须为不同身材的乘客提供保护，而且为了更好的控制汽车，驾驶员必须被给予一定的活动自由度，于是只采用三点式安全带。和F1赛车的单体壳一样，汽车车体也必须起到保护乘客的作用，车体也必须达到一定的强度要求。

　　

民用车存在撞击溃缩的问题，侧面尤为严重，所以配备侧气囊

　　但在这里有一点区别是，民用车在发生严重撞击时车身会大幅溃缩，这将直接威胁到乘客安全。来自安联技术中心(AZT)的哈特穆斯-沃尔夫(Dr. Hartmuth Wolff)博士表示：“真正的问题是侧面撞击。”所以我们现在看到，在大多数民用汽车上都配备了侧气囊，以保护乘客在紧急状况下的头部安全；不过F1车手却不会面临这个问题，因为单体壳足够坚固，不会发生溃缩的问题。

　　(行云)