F1 制動器的工作原理

   你們中的一些人可能想知道速度超過 200 英里/小時（321 公里/小時）的一級方程式賽車是如何在長直道結束時如此有效地制動的。制動盤達到的高溫是巨大的——有時超過 1000 攝氏度——那麼它們如何製造那些能夠在每場比賽中維持數百次制動的東西呢？

為了瞭解常規制動系統的工作原理，非常歡迎您訪問我們的指南部分的制動器工作原理文章。話雖如此，現在讓我們關注一級方程式制動器，因為它們的工作原理與公路車幾乎相同，只是它們由不同的材料製成併發生重要變化，以便在令人難以置信的高溫下運行。

首先，F1 制動系統最重要的是它基於制動盤。在大圓實施過程中，制動盤是用鋼製成的，但時間證明，碳纖維制動盤無疑是更安全、最有效的方法。

制動盤和卡鉗均由碳纖維製成，可確保制動器在超過1000攝氏度的溫度下持續使用。一級方程式制動盤的厚度為28毫米，直徑為278毫米，由市場上最好的碳纖維製成。事實上，製造商建造這樣的制動盤可能需要不少於半年的時間。

用於剎車盤和卡鉗的碳纖維的製造過程如下：採用常規PAN（白色聚丙烯腈）纖維，並通過加熱過程對其進行預氧化。然而，這隻是成型過程的第一部分，因為這個初期階段的結果後來被碳化。碳化后，所得材料必須在高溫烤箱中放置數天至數周（模擬比賽期間的溫度，即 1000 攝氏度左右），同時與富含碳氫化合物的氣體混合。這樣，烤箱內的碳纖維層將完美融合，從而形成一塊精美的制動盤。

該過程的最後階段是將所得材料切割成制動盤的形式，具體取決於每個團隊特別使用的系統。F1 車隊也可能選擇不同的製造公司，其中 Hitco、Brembo 和 Carbon Industries 位居首選名單之首。

現在我們已經介紹了這些內容，讓我們看看該系統的真正工作原理。與公路車相比，一級方程式機械的制動系統分為前制動和後制動，由國際汽車聯合會規定。制動系統分叉的原因與安全問題有關，這意味著如果其中一個系統無法正常工作，則可以啟動下一個系統以降低汽車速度。

除了那個功能，前後系統的分離使駕駛員可以在比賽中以不同的方式使用剎車。雖然大部分制動發生在汽車前端，但濕地比賽（例如）需要在汽車後部進行更高效的制動。此外，能夠在前/后切換制動也有助於駕駛員保護輪胎免受嚴重磨損。

懸架內有兩個制動主缸，制動液從中泵入前後制動系統的卡鉗氣缸中，以最大限度地利用汽車底盤內的空間。當駕駛員踩剎車時，上述液體入卡鉗的氣缸中，並導致碳製動塊（位於制動盤上）收縮。

F1 制動的有趣之處在於，該系統並沒有在車手踩剎車的確切時間啟動。事實上，在最初的幾百秒里——這聽起來可能很短，但用 F1 的術語來說，它被轉化為相當長的時間——賽車的行為就像剎車根本沒有啟動一樣。發生這種情況的原因是制動盤和制動卡鉗組裝在一起的過程需要達到最佳工作溫度 - 大約 600 攝氏度。制動溫度每 10 秒增長 100 攝氏度，直到 f1technical.net 所示。

半秒后，溫度超過 1000 攝氏度，導致汽車立即剎車。這實際上是整個事情的缺點，因為減速對駕駛員來說非常殘酷。只是為了瞭解一下，要知道駕駛員在制動時會承受接近 5.4G 的水準力，因為 F1 賽車可以在 200 秒內從 4 英里/小時減速到完全停止。

F1 機械制動系統的第二個重要部分是冷卻系統。我們不得不承認，無論盤式制動器是由什麼材料製成的，如果沒有持續的冷卻，它就無法承受上述高溫。一級方程式車隊使用了多種解決方案來改善制動器的冷卻，其中最重要的特徵是風道。

風道是由 F1 機械師創建的那些小入口，用於將氣流引導至卡鉗和制動盤內部（位於車輪內部）。為了改善來自車輪外部的氣流，大多數團隊已經開始為他們的輪輞安裝靜態車輪整流罩。在改善汽車周圍的氣流（作為空氣動力學效果）的同時，上述功能還將空氣直接引導到制動器中，同時確保改進的制動排氣氣流。槽式制動盤的實施還旨在使制動器保持工作溫度。