前段時間,韓寒老師的《飛馳人生》大火,片中沈騰主演的張弛搞笑功力十足,特別是在駕校的那一段讓人笑得前仰後合,其中有一句臺詞,「教練,我開的時候你最好別踩副剎車,會破壞極限狀態的汽車平衡。」對於職業賽車手出身的韓寒來說,這句臺詞非常符合賽車運動的本質,賽車運動,就是把車輛推向極限狀態,在失控和不失控的邊緣遊走,讓車輛發揮出最大潛力。這一期,我們來討論一下什麼是車輛的極限狀態。

最直觀地,車輛的極限狀態就是看輪胎的狀態,即不論是加速、剎車還是轉彎,都讓輪胎在抱死、打滑的邊緣試探,讓輪胎的抓地力極限發揮到最大。而輪胎的抓地力,不僅僅是由輪胎本身決定的,還與車手的油門控制、剎車控制、彎道走線、路面狀態以及空氣動力學套件等等很多因素有關,下面我們來分別看一看。

一、加速狀態

加速狀態發生打滑的最直觀現象就是起步燒胎,當引擎動力突破輪胎對於地面的摩擦力時,就會發生燒胎現象。比如在直線加速賽中,賽車手會在起跑前進行燒胎,增加熱熔胎的溫度提高抓地力,而在真正起跑的時候,卻會把燒胎現象降到最低,以此來最大程度地發揮輪胎抓地力,讓車輛加速更快。

二、剎車狀態

在剎車時,如果剎車力度大於輪胎摩擦力,同樣會發生打滑現象。現在的民用車上都會配備ABS防抱死系統,就是為了防止剎車時輪胎髮生抱死打滑,造成車輛失控,因為輪胎一旦發生抱死打滑,那麼不論是繼續剎車、還是進行轉向,都是徒勞的,只有把剎車力度減小,讓輪胎重新找回抓地力,這樣才能實現上述動作。

三、轉彎狀態

當車輛在轉彎時,車輛本身會產生離心力,而輪胎會抵抗車輛的離心力,讓車輛保持在行車線上。如果離心力大於輪胎的橫向摩擦力,那麼車輛會發生打滑現象並偏離行車線,輕則失速延長過彎時間,重則車輛失控衝出賽道。

既然所有的狀態都與輪胎的摩擦力有關,那麼要如何提高輪胎的摩擦力呢?


我們都知道,輪胎是由橡膠製成的,不同的橡膠有不同的特質。以軟硬度來說,軟輪胎的橡膠能更好地契合進地面,提高輪胎與地面的接觸面積,所以輪胎的抓地力會比較高;硬輪胎的橡膠雖然抓地力不如軟橡膠,但是硬輪胎更耐用,能讓車輛跑得距離更長。所以專業的輪胎廠商都會根據不同的使用環境,讓輪胎的軟硬度達到適合的使用狀態。

不僅是橡膠材質,輪胎的花紋也決定了輪胎的抓地力。花紋越少,輪胎表面對於地面的接觸面積就更大,抓地力更強;而如果遇到雨天,沒有花紋的輪胎會導致接觸面的積水排不出去,降低甚至隔離輪胎與地面的接觸,所以在雨天,會使用有花紋能夠排水的輪胎提高抓地力。

同時,保持輪胎抓地的除了輪胎本身還有車輛本身的一些設計,比如車本身的重量、懸掛系統以及空氣動力套件。當車輛本身的重量越重,車輛對於地面的壓強越大,輪胎的摩擦力越大,可是車輛過重會導致加速距離、剎車距離以及過彎離心力的增加,所以現代賽車都會使用大量的碳纖維部件,以此來降低車輛重量。

可是車輛重量降低了,輪胎的摩擦力也降低了,這時候就需要懸掛系統以及空氣動力套件上場了。懸掛系統就是車輪與車架連接的避震系統,好的懸掛系統可以讓車輛在任何狀態都保持輪胎牢牢地接觸地面,而不會發生彈跳或重心轉移時車輪騰空喪失抓地力的現象。

同樣重要的就是空氣動力套件,空氣動力套件可以大幅度降低車輛在行駛時的正向風阻,讓氣流更流暢地通過車身,同時空氣動力套件還可以讓氣流在流過車身的同時,讓車輛產生下壓力。所以說,車輛的速度越快,下壓力就越強,輪胎的摩擦力就越大,車輛在加速、剎車及轉彎時的極限就更高。

除了以上的幫助,最主要的還是賽車手本身對於車輛的控制。比如在通過一個同樣的彎道時,不同的剎車點、走線以及出彎加速都會極大地影響車輛通過的時間長短。比如一輛賽車通過某彎道時最大時速是80Km/h,那麼賽車手要在入彎前找到最快能將速度降低到80Km/h的剎車點開始剎車,然後為了降低離心力,利用賽道走線將轉彎半徑最大化,在彎道中通過調整油門以最快時間加速出彎,完整通過彎道。

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