誰能系統的介紹一下 F1 賽車發展啊？

【1906年汽車大獎賽開始在法國舉辦】1906年第一屆汽車大獎賽在法國舉辦。作為F1的前身，這一賽事一直持續到1949年（1936到1946年因為二戰爆發而暫停舉辦）。之後的1950年FIA創建了世界一級錦標賽。至今100多年的最高規格的汽車運動中，，儘管賽車根本的原理沒有變化。汽車能發生運動的基本物理定律並沒有發生變化，但它的技術規則已經發生了非常大的改變，這是因為賽車手的技能、身體素質在進步，科技發展的水平也取得了非常大的進展，所以需要限制已有的科技來保證賽車運動能在人體所能承受的範圍內，並且要控制車隊預算能讓更多的人參與進來。

【F1開始改變賽車運動的方向】FIA的世界一級賽車錦標賽為賽車的發展引導了一個新的方向。在這之前的賽車製造商參賽的目的在於提高品牌影響力，並期望能儘可能的多賣掉汽車（那個時候比賽中奪冠的汽車銷量會很好）。賽車普遍的經典的前置後驅布置、窄的輪胎、空氣動力學的設計也趨向於減少阻力而絲毫不考慮下壓力。直到二戰之後，相對寬鬆的技術規則才得以改變這種狀態，行業的快速發展也鼓勵著工程師們大膽改變對賽車的設計，使得賽車設計技術發展的十分迅速。戰爭對科技發展的刺激在戰後得以顯現，再加上個人及贊助商進入汽車大獎賽之後，不再受到以前的條條框框的限制，應用在賽車上的黑科技呈現出爆炸的趨勢。在19世紀50年代到70年代，控制賽車性能的基礎參數發展迅速，幾乎被重新定義，而人們並沒有滿足於此，而是持續不斷地在探索這些參數的極限。

【被忽略的空氣動力學】1958年之前，汽車大獎賽已經高速發展了相當長的一段時間，當時的設計理念是：在賽車技術規則限制下，設計出最低重量，最低空氣阻力，最大馬力的賽車。賽道的設計也鼓勵加速和最高速度，所以賽車五個基本參數中的四個參數被重點關注，那就是功率、重量、阻力、抓地力，空氣下壓力此時仍被忽視。

【Mercedes W196】1958年之前所有的賽車中，1955年的Mercedes W196作為經典的發動機前置設計的巔峰，擁有一個8缸，2.5升，自然進氣，280bhp的發動機，傾斜放置來減小迎風面積並減小重心高度。結合後置式變速箱，賽車空載質量為650kg，（1433lb）。賽車手進入駕駛艙後，前後負載分配為47:53（無燃油），40:60（有燃油）。因為燃油箱安置在尾部，所以隨之燃油的消耗，負載的變化對賽車穩定性有一定影響，可以像Lancia D50那樣通過把燃油加在pannier罐裡面來消除這一影響。

【引入航空發動機技術】W196的發動機讓人們看出來梅賽德斯在戰前賽車比賽中學到了非常多的東西，隨著航空發動機技術的發展，其中一部分技術也被引入到賽車發動機當中。採用博世機械式燃油直噴系統來克服低轉速、大口徑化油器的空氣與燃油混合的問題。應用了這種技術的發動機的轉速可以達到8500rpm，高轉速下如果氣門只是隨著彈簧往返，就會因為速度過高產生的相位差無法發揮發動機的最佳性能。這時引入的連控軌道閥驅動則克服了兩個閥門的慣性力作用，進氣和出氣使用兩套曲軸。

【底盤和懸架】它採用管狀空間構架底盤，前輪為雙叉骨式懸架系統，後面為麥弗遜式懸架系統。鋼板彈簧和摩擦阻尼器被淘汰，取而代之的是扭力桿和液壓減震器，配合它的剛性構架，使懸架工程師能夠真正的控制賽車的簧載質量和非簧載質量。大功率的伺服助力鼓式制動系統裝在前輪和後輪，可以提供持續的制動力，而不會損失非簧載質量。

【車身輪胎其他】發動機前置和它的冷卻方式主要決定了W196的車身外形，駕駛倉裸露在空氣中，油箱被布置在尾部，梅賽德斯公司還啟用模型風洞去測試車體，並嘗試打破陸地最快速度的記錄。二戰之前梅賽德斯就已經完全明白了減小空氣阻力的機理。W196採用輻條式輪輞，胎面寬度比現在的小轎車輪胎還要窄（前輪6x16，後輪7x16），胎面配方也與現在路面上的輪胎配方相似，其附著係數大概能達到1.0左右。從發動機構造技術和材料，以及燃油的組分來看，使用的技術都是一家戰時研究航空發動機的公司的研究成果，這家公司無償分享了他們的技術。儘管梅賽德斯在發動機前置的時代結束之前就從Grand Prix比賽中退出了，W196仍然可以稱得上最富有科技含量的賽車之一。如果沒有退出GP大賽，梅賽德斯肯定會將這些賽車技術推向更高的巔峰。

因為年代久遠，W196的機動範圍是估算出來的。它將近280的馬力，重量大概750kg，輪胎的附著係數在1.0左右，一般速度在84km/h，最高速度可以達到180km/h，最大制動和轉向加速度可以到到0.95g。假設氣動升力可以忽略不計，則性能可以用圖2.2表示 。可以看到這個時期的性能參數範圍很小，遠低於人類能承受的極限，這預示著賽車性能參數在未來的60年還會有很大的發展空間。

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【1950年~1976年】這個時期的有識之士開始重新審視賽車的基本原理：方程式賽車雖然功率被限制，但可以減少整車重量和阻力來達到同樣的性能效果。於是他們把更多的注意力和預算投入到制動、操控以及牽引性能上面，而不是像以前那樣更加關注直線加速和最高速度指標上面。他們把這樣的原則用在了F1的賽車上面，雖然他們用的發動機只是普通街車上用的發動機稍微改制了一下，無法與法拉利和瑪莎拉蒂經過多年研究改進的發動機相比較；但這種賽車質量比較輕，而且他們用航空器的結構和設計技巧製造了輕質、剛性好的管狀空間構架底盤，懸架軟、減震器性能優異；後置式發動機使得賽車幾乎達到了理想的重量分配，優化了牽引力性能。車體的設計理念是基於第二次世界大戰時期的低速空氣動力學的研究成果。他們引入了一個新的設計理念：車子的重量越少，各種組件的重量也可以相應減輕，比如更輕的剎車盤，更輕的懸架，更輕的變速箱等等。但更重要的是，燃油的消耗量也隨之減少。實踐是檢驗真理的唯一標準，在賽場上他們把那些笨重的發動機前置賽車遠遠甩在了後面。

19世紀60年代中期，管狀空間構架逐漸被承力蒙皮結構的鋁製單殼體所替代（這種也起源於飛行器技術）。這個時候，輪胎科技也有了長足的進步：可以生產低扁平率，寬光面輪胎（其實輪胎越寬就越難以生產，本人深有體會，說多了都是淚）。胎面膠配方的升級可以把抓地力係數推到1.5以上。這個時候人們開始發現，空氣下壓力作用到輪胎上所帶來的動力，要遠比為此產生的阻力大得多。玩F1的人會奇怪自己之前怎麼沒有發現這種效果（是不是輪胎附著係數變大以後，使得下壓力的權重更加大了）。這種現象被發現以後，大家都開始探索怎麼產生最大的下壓力和最少的阻力。到現在空氣下壓力才開始正式登上歷史舞台，成為賽車五大基本參數之一。

結果就是翼片雨後春筍般地出現在賽車上，後來FIA更新了技術規則進行這方面的控制。這個時候的車體形狀與以前有所不同，顯然不是那種最低阻力的車身樣式。Lotus T72可以稱得上這個時代最成功的賽車的代表。其使用的DFV發動機不管是尺寸，形狀或重量都可以很好的與整車布置以及動力學進行配合。而且這一款不像其他大多數大功率發動機那樣的昂貴，可以讓大多數車隊負擔得起，所以很快出現在了Formula 1的大多數賽車上面。這樣，賽車設計者們就可以集中所有注意力和資源在研究底盤和空氣動力學上面。

T72不僅開創了利用賽車體本身來產生下壓力，把發動機的冷卻系統安置在賽車的兩邊，還在懸架設計上下功夫，從新的寬輪胎上面得到更好的操控性能。新輪胎比Mercedes W196所用的輪胎寬了近三倍，20寸低扁平光面輪胎配合最新的胎面膠配方和空氣下壓力，可以產生2g抓地力。此時產生的巨大加速度使得賽車的動力學更加複雜而難以應對，T72上配備了抗制動點頭和驅動后座幾何學構件，並引入了拉杆懸掛。此外，將制動片安裝在底盤上來降低非簧載質量，也可以使輪胎不被制動產生的熱量所影響。

這個時期快結束的時候，賽車擁有超過500馬力的發動機，重量與上個時期的前置發動機相仿（空載質量為450kg）。輪胎變寬，空氣下壓力和空氣阻力變大，最高速度並沒有多大變化（這個時期發動機所增加的功率幾乎全用在了提高加速、制動以及過彎能力上面，無非最高速度）。加速度、制動加速度、向心加速度比之前擴大一倍。

g-g-V圖像周長翻倍，高度不變。

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有時間了再繼續寫