F1赛车刹车系统浅谈

当F1赛车以360km/h的速度在大直道上飞驰时，车手最担心的是能否在进弯前刹车至安全速度同时车辆不发生失控，而这一问题直接关系着车手的生命安全和圈速快慢。大脚刹车是必须的，所以我们可以透过F1轮毂看到被摩擦到通红的刹车盘——实际上已经超过1000摄氏度了。在如今的F1比赛中，每场比赛上百次刹车是很常见的，因此刹车系统成为各支车队的重要研发项目。

       从原理上，F1赛车的刹车系统与民用车完全一致：盘式刹车，但高性能的材料和精密的加工工艺使得F1的刹车系统无论在性能还是成本上都远高于民用车。与民用车类似，F1赛车的刹车盘由业内顶尖企业代工完成，例如Hitco, Brembo 和 Carbon Industries。F1车队要做的，就是提供具体要求和资金。

       在结构上，F1刹车系统最重要的零件是刹车盘和刹车卡钳，这是实现刹车效果的直接环节。两块碳在一起摩擦，工作温度可以瞬间达到1000度。在很多年前，受限于材料科学的发展水平，钢制刹车盘是F1赛车的唯一选择。在碳制刹车盘被引入F1后，这种更安全更有效的材料被迅速推广。而传统的钢制刹车盘现在仅存在某些美式赛车中。

     根据FIA的规定，刹车盘厚度为28mm，直径为278mm。同时每部F1赛车上的赛车系统必须由前后两套刹车系统构成，目的是在一套刹车系统失灵的情况下，赛车仍能依靠另一套刹车系统进行减速。F1刹车盘和刹车卡钳几乎用世界上最优质的碳纤维组成，生产过程十分复杂，每一片刹车盘的制作周期都超过6个月。

      首先，普通的PAN（一种白色聚乙烯氰化物）纤维通过高温处理达到氧化效果。随后，PAN纤维被碳化。碳化后的材料会被放入高温烤箱长达数个星期，烤箱中的温度被控制在1000度左右以模拟比赛状况。在烤箱中，材料会与富含碳氢化合物的气体发生化学反应，碳纤维层会完美地融为一体，形成一整块刹车盘坯料。

      最后一步，刹车盘坯料被高精度机床加工成标准刹车盘的形状，根据每支车队的具体情况，刹车盘的形状会略有不同。至此，一片完工的刹车盘诞生了。

      FIA关于前后两套刹车系统的规定也让车手捡了便宜。因为在比赛中，前后刹车系统的工作情况并不相同。在大部分路况下，F1赛车的刹车力主要来自于前轴。而在湿滑赛道上，车手需要更多来自后轴的刹车力。调节前后轴刹车力的不同还能帮助车手有效避免轮胎过度磨损。

      双制动主泵是F1刹车系统的心脏，制动液被泵压入卡钳油缸中，推动卡钳贴住刹车盘。在前后轴，制动主泵都被安装在悬架中央，使得底盘空间得以最充分利用。

     你想不到的是，当车手踩下刹车踏板时，刹车系统并非立刻开始产生刹车效果。在踩下刹车后的百分之几秒内，刹车卡钳与刹车盘立刻贴近并充分摩擦，但此时刹车盘温度要低于工作温度，所以几乎没有刹车效果。在剧烈摩擦下，刹车盘以100度/百分之一秒的升温速度迅速升至工作温度——约400度。这之后，强劲的刹车效果开始凸现。

蓝色区域为工作温度；高温带来磨损，低温带来低效率

      大约半秒钟后，刹车盘温度升至1000度，此时刹车效果是最明显的。车手在此时会承受最大G值（大约5.4G），即使最强壮的车手也会感到极度不适。但这个受虐时间会很短暂，因为F1赛车由360km/h减速至静止仅需4秒。

      与民用车刹车系统在结构上完全不同的是，F1配有刹车冷却系统。如果刹车冷却系统失灵，F1赛车不但可能失去刹车效果，甚至发生燃烧。在众多刹车冷却手段中，气流冷却无疑是最重要的。

1. 刹车卡钳   2.带有冷却气流出口的刹车盘   3.导流管

      在导流管的作用下，高速气流的一部分吹向刹车卡钳，另一部分进入刹车盘中。近些年很火的轮毂外罩正是基于此目的。同时作为全车空动套件的一部分，气流在刹车系统中的流动特性和流出刹车系统的热气流（称作刹车“尾气”）是空气动力学工程师重点研究的项目。

     这就是F1的刹车系统——地球上最强劲的机械减速机构。