原标题:因周冠宇而"重新入坑"F1的,可以看看这篇

F1这项赛车运动虽说在国内也有不少车迷,但总感觉还是缺了一点什么,好像这就是一个非常小众的汽车厂家烧钱烧着玩的游戏,拥趸似乎也没过去那么狂热。而等到周冠宇官宣后,估计很多人恍然感到这项赛事之所以让人觉得遥远,那是因为过去都没有我们中国的赛车手驰骋其中。

2021年11月16日下午,阿尔法·罗密欧车队官方发布公告,中国车手周冠宇已成功与车队签约,正式成为中国首位F1车手。这是一个历史性的突破。

虽说早在官宣的前几天,就有不少非官方媒体频频造势甚至直接"明示"此事已成,但终究还是官宣才让人安心。

▲ 2006年10月1日,"车王"迈克尔·舒马赫在"上赛道"首摘F1中国大奖赛冠军

然而,今时不同往日,虽然周冠宇加入F1的新闻令广大中国车迷无比激动,但另一方面,F1在中国市场的影响力确实也由于各种方面的复杂因素日渐式微,事实上早已没有V8的"红蓝争霸"时代那般风靡了。

▲ 2022赛季F1车手阵容,10支车队,20位车手

若把周冠宇此次的加盟做一次类比,在中国体育史的重要性上,几乎能与中国男足首次进入2002年韩日世界杯平起平坐,毕竟一只足球队至少需要11位球员组成(还需要12位球员组成23人大名单);而F1每年留出的车手席位实在是少之又少,最多也就两三个,因为F1车手每年的互相"跳槽"才是常态,因此也不会空出新的车手席位,毕竟车队就那么多,所以基本只能等老将车手正式"退休"之后(也不乏在F1"再就业"的老将),才能空出一两个位置来。

▲ 这张传遍互联网的插画实则意味深长,虽说F1老将基米·莱科宁(Kimi Raikkonen)把他退役后的方向盘递给了周冠宇,但实质上这只是一个美好的祝愿;因为替代Kimi"一号车手"席位的,显然是来自梅赛德斯AMG车队的瓦尔特利·博塔斯(Valtteri Bottas)

当然,就最近这几年来说,由于车手席位的竞争愈发激烈,也会发生年轻车手表现不佳,从而不再与其续约的情况,例如周冠宇此次替代的意大利车手--安东尼奥·吉奥维纳兹(Antonio Giovinazzi)。换句话说,周冠宇若是在明年的表现并不"尽如人意",那么他的席位显然也不是不可代替的(虽然官方并未透露周冠宇此次签约的具体年数)。

但在事件的"轰动性"上呢,周冠宇这次的签约,又有点像是EDG夺得网游《英雄联盟》S11全球总决赛冠军的那种感觉,甚至还要更弱一些;了解其中喜悦的人恨不得喊破嗓子,而不知情的又会被朋友圈的"刷屏"弄得是一头雾水(其实车辙君也算是"不知情"的那一茬)。

看到这里,或许屏幕前的你因为周冠宇的加盟而想"重新入坑"F1的话,接下来就给各位用几个关键词列举一下,混动时代的F1比赛与V10以及V8的时代,发生了哪些质的变化。

▲ 提一嘴,相信因为周冠宇而"从零开始"入坑F1的新车迷应该不会多;若是因为周冠宇的颜值而特意去关注F1这项运动,想必对于接下来的科普基本上也不会感兴趣

混动系统(ERS)

许多人在2014年后放弃观看或者"不想看"F1比赛的根本原因或许就是因为"声浪"二字,的确,自吸时代的F1声浪自然而然地催生着观众们的肾上腺素;但我们的地球家园只有一个,作为世界上最顶级的汽车赛事,F1必须在环保方面做出表率。

▲ F1的混合动力单元基本分为6个模块,它们分别是V6内燃机(Internal Combustion V6 Engine)、涡轮增压器(Turbo Charger)、动能回收电机(MGU-K)、热能回收电机(MGU-H)、能量存储单元(Energy Store)以及控制单元(CE)

而不得不说,在F1赛车采用包含一台V6涡轮增压发动机在内的混合动力单元之后,对于"电能"的利用近乎雕琢到了极致,因此也催生出诸如MGU-HMGU-K这两个尖端科技产物。

MGU-K的实质就是一个究极赛用版本的动能回收电机。在车手踩下刹车制动车辆时,通过回收发动机与变速箱暂时分离时的曲轴能量来给赛车的电机单元进行实时补能,以爆发出整套混合动力单元的最强水平。

而MGU-H虽译为"热能回收电机",但其基础原理与MGU-K并无本质差异,只是在实现难度上远超MGU-K。这是因为MGU-K的本体会串联在F1赛车涡轮增压器的转轴之上,以回收涡轮在"超转"时所浪费的能量(通常在民用车上,这部分能量会由涡轮泄压阀所排出)。

▲ 法拉利旗舰跑车LaFerrari所采用的HY-KERS的混合动力系统便是借鉴了自家F1赛车的技术,在一台6.3升V12自然吸气引擎的基础上,电动机独立输出120kW动力,使其综合输出功率高达708kW

顺带一提,在V8时代,其实F1就已经导入过KERS(Kinetic Energy Recovery Systems,意为飞轮动能回收系统)系统,这也可以算是V6时代F1混动系统的雏形。当然了,若是举个形象点的例子,如果把现在F1的混动系统(ERS)比作为"重混",那么V8时代的KERS系统就类似于"轻混",并不能作为主动力源,而是一种输出功率至多不能超过60kW的辅助手段(以2009年的F1规则为例)。

当然了,有电机的存在,那自然还得有足够强大的电池。F1的混动系统自2009年的KERS系统开始逐步发展,从最初只能限制输出最大60kW动力,总质量超过100kg的辅助系统,到现在已经进化成一个最高能输出200kW动力,但总重却仅有20kg左右的恐怖"小盒子"。虽然网络上关于F1动力电池的资料实在是少之又少,或许这涉及到一定的机密内容,但据梅赛德斯AMG高性能动力总成部门的执行总监Andy Cowell透露,F1混动系统的动力电池的电压已经接近1000V,为了减少动能回收的能量损耗,提高电压也是必经之路。

DRS与"超车"

或许有些朋友在体育新闻中也能时不时听到这三个字母,因为它通常与"超车"联系在一起,这显然也是F1的车迷们最希望看到的画面。DRS,是"Drag Reduction System"的缩写,译为可调式尾翼

简单说,DRS的实质便是一个可以调节F1赛车尾翼上翼片的电动开关。在DRS开启时,F1赛车尾部用于稳定车尾的"下压力"减少,使其驱动轮继续释放被高速气流所"封印"的那部分动力,从而获得约10-20km/h的车速提升。

其实,DRS的引入也比F1的V6混动时代要来得更早,这和ERS系统有些相像,从2011年的F1比赛中便能见到它的声影。但由于DRS的特殊性,若是任车手随意使用,无异于饮鸩止渴,很可能会因为车手的"上头"导致车尾在弯道中失去抓地力从而增加赛车失控的风险。

因此,DRS的使用限制在之后便被逐渐完善。如上图所示,车手仅能在官方所标注的"DRS区"中使用DRS,当然了,即使车手在非DRS区中按下DRS键,DRS也不会被激活;此外,在正赛的前两圈、路面情况不佳(譬如雨天赛道湿滑)等情况时,DRS也是被禁止使用的;而DRS被激活的根本条件则是基于以下这种情况,既后车和前车的时间差为1s以内时,后车方可启用DRS。

这就使得现今F1中的"超车"与DRS几乎被绑定在了一起,但仅凭此就认为开了DRS就一定能够轻松超车,那就是大错特错了。

相反,DRS与超车的关联性,与其说是顺其自然,更像是"一击制胜",甚至可以说是"成王败寇,在此一举"。

为什么这么说呢?这就要与刚刚所阐述的内容进行关联。首先,在F1正式引入了ERS系统之后,电机出力所占车辆总功率的比值大大上升,因此,F1赛车实质上就是一台HEV车型,也就是说它需要自己给自己充电,那么在正式比赛时,就需要及其精密的能量管理

这也是不少新观众在观看混动时代的F1比赛中所纳闷的地方:为什么后车已经咬到了前车尾部,但好像就是"差一口气",怎么也超不掉?

一方面,具有顶级"黑科技"的F1赛车自然会调配大约90%的电能,好让赛车动力单元时刻运行在较高的输出水平上,但还有大约10%的能量,实质上是由车手自主管理的。

因此,若是一台具有超车潜力的但因为各种原因落后若干时间的赛车想要超越前车,倘若两车在直线以及弯道的尾速上有着本质上的差距,那自然可以直接"DRS大法"完事,但我们"喜闻乐见"的那种超车,向来都没有那么简单。

绝大多数情况下,车手需要完全释放动力电池的能力,或是同时采用所谓的"排位赛模式",聚精会神,先追赶与前车的较大差距。此后,在能迫近前车的基础上,便需要考虑把奔袭后所用完的电量充满,也就是所谓的"充电圈",但这个"充电圈"又要发挥地恰到好处,最好是能在迫近前车1s以内的时间差的情况下,动力电池也做到几乎充满电的情况。

再之后,才轮到所谓的"一击制敌"。在开启DRS与动能电机释放最大功率的基础上,通常是在DRS区域的末端,通过较高的直道尾速,亦或是采用延迟刹车的策略,从而超越前车。

当然了,有超车,自然还会有"防守",这就关联到我们的下一个关键词。

轮胎管理与"Undercut"

F1从来就不只是超车的游戏,更是一场谋略的游戏。就比如,为何会发生后车能够将将跟到前车的车尾,但却千方百计超不了车的情况?这也很可能是前车为了迷惑对方所使用的一种战术之一。

赛车比赛说复杂很复杂,说简单也很简单,实质上就是一场按冲过终点线的顺序决定名次与积分的游戏,而车手与车队所赚取的积分并不会因为前后的时间差而发生任何改变,哪怕是千分之一秒。

因此,若是作为领先方,一股脑向前猛冲,显然也是有勇无谋的做法。所以,在建立一定的领先优势时,处在前方的这位车手大多会采取比较保守的战术策略,说白了,就是两个字--"保胎",也就是保护轮胎的跑法。

而"保胎"一词其实远比其本身意味着更多。对一台时刻能迸发出每分钟最高约16000转的F1 V6发动机来说,尽量延长其使用寿命,便可以更晚更换新的动力单元,从而避免正赛罚退到队尾的惩罚(F1引擎新规规定,赛季一年只能使用三个动力单元,但允许继续单独更换内燃机总成);而在车队方面,也要时刻预估动力单元的运转情况,以此建议车手是否采用更为保守的引擎模式,以及实质上处于"后手"的轮胎的使用情况,避免后车采用"Undercut"的战术进行迅速迫近或者进行间接超越。

在聊"Undercut"之前,必须明确其能顺利实施前提条件,也就是F1赛事的轮胎独家供应商--倍耐力轮胎。倍耐力轮胎在2011年通过一系列竞争,成为了F1至今独家的轮胎供应商,这理应是件好事。

然而,在成为F1的独家轮胎供应商之后,倍耐力虽然理所应当成为了轮胎界的"顶流",但所谓"欲戴其冠,必承其重",倍耐力在这之后受到的吐槽也是几乎没断过。

以2021赛季为例,在成为F1的独家轮胎供应商之后,倍耐力基本需要做如下几件事,首先当然是准备海量的F1赛车特供轮胎(废话文学),但各中成本也只有倍耐力自己知道了,这显然是一个天文数字。

▲ "C"之后的数字代表轮胎的抓地力,数字越大,轮胎越软,抓地力越强,但其性能衰竭的也就越快

其次,倍耐力需要在比赛中提前提供若干种轮胎的配方,而这个配方理应是"3+2"的组合,也就是一套硬胎(白色)、一套中性胎(黄色),以及一套软胎(红色);此外还有雨水天气备用的半雨胎(绿色)以及全雨胎(蓝色)。

这里要明确一个非常重要的核心观念,那便是在F1比赛中,轮胎并不是越耐磨就越好的,因为这会大大减少比赛的观赏性。只有"刚刚好"的磨损量,才能有车手以及车队策略师的发挥空间,利用不同轮胎的抓地特性以及衰竭特性进行"走钢丝"一般的轮胎管理。

▲ 在2021赛季开始前,倍耐力一口气公布了所有赛道的配方(不包含突发情况下递补的赛道),其工作量可想而知

那么这也同时需要考验倍耐力的地方,因为他们得做出更为精准的判断,但这实在是太难了。由于不同赛道的沥青构造、路面情况、甚至是当地的气候情况,以及因为突发事件而突然取消甚至是递补的赛道情况,都不可能被倍耐力方所完全掌握,因此,就会出现譬如作为递补赛的F1卡塔尔站,白胎的耐磨度甚至不如黄胎"诡异情况"。

当然,在轮胎性能基本如倍耐力所描述的前提下,"Undercut"就是一个在现今的F1时代非常好用的战术策略。

简单说,作为一个典型的"先手"战术,落后方采用率先进站换胎的策略,利用崭新的轮胎迅速做出比还未更换的旧胎的前车更快的圈速,从而迅速拉近与前车的距离,甚至在前车随后进站后,通过非赛道超越的方式,间接超越对手。那么此时就可以说,"Undercut"成功了。

而显然,有进攻就有防御,"Undercut"自然也是可以进行防御的,一般有两种策略:第一,在后车率先发起"Undercut"时,前车在后车发起"Undercut"后的第二圈迅速进站,进行"反Undercut"。当然,即使前车及时"止损",但后车刚刚换上的新胎基本也会在一圈内拉近2s~3s的距离,于是这就要看前车的领先幅度到底有多少了;那么还有一种更为冒险的"反Undercut"战术,那就是前车为了防止后车采用"Undercut",而比后车提前进站的"反Undercut"策略。

但提前进站自然也会带来另一重风险,那就是在"反Undercut"战术实施前,前车还未发挥现有这套轮胎的全部实力就匆匆进站,若是想让刚换好的新轮胎在赛道上跑得更久,就需要更为保守的"保胎"策略。

▲ F1卡塔尔站所有车手的换胎策略

于是,这就又会涉及到轮胎配方所关联到的进站次数问题,通常来说,一条标准制式的F1赛道通常需要进2次PIT区进行换胎,但不代表某些车队以及车手不会采用更为激进的"一停"策略。为什么说是更"激进",其实也很好理解。

比如还是以F1卡塔尔站为例,周冠宇明年的队友,现梅赛德斯AMG车队的博塔斯就由于较为激进的"一停"策略导致其中性胎在没有发生任何不规则抖动的情况下意外爆胎,从而退出了比赛,也同时失去了登上领奖台的绝佳机会,实属可惜。

当然,无论是"Undercut"还是"反Undercut"的实施,都必须有PIT区的F1技师的精湛配合,在3s甚至2s内完成四个轮胎的更换,从而使其战术效果最大化;而但凡F1技师的换胎时间多1s抑或少1s,甚至可能都会决定比赛的格局与走向。

写在最后

F1是世界上最复杂的体育运动,没有之一。虽然F1或许没有足球与篮球那样的简单纯粹,但正是因为其集合了世界上几乎最苛刻的选才条件、最尖端的工业技术,以及最复杂的转播调度,才使得这项运动拥有独一无二的多维度魅力。

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