F1 賽車的車身結構、內部構造及原理是什麼?


瀉藥,題主這樣的問題如果要答得完整並非容易,所以我也只能用我有限的認知來講講。純F1車迷不是專業如有錯誤敬請指出,以便交流改進。
F1的賽車車身構造無非就是前鼻翼、單體殼、底板(底盤)、動力單元、尾翼、以及懸掛系統加四條輪胎 ,下面開始講。
一、前鼻翼

威廉姆斯 FW37 短前鼻錐設計
前鼻翼由前鼻和前翼構成,前翼負責疏導前端氣流使得氣流可以繞過前輪後到達側箱,及最後到達尾部的空氣套件來產生下壓力,當然前翼也會在前端產生下壓力。對於前翼的設計各家都有不同,具體設計理念及效果根據賽車整體的設計而不同,但是目標都是一樣的就是疏導氣流。
而鼻翼現在主流的是如上圖FW37的短鼻錐的設計,這樣設計的好處是簡短的鼻錐能使跟多的氣流往底板後經過尾部的空力套件產生更多的氣流。但是也有長鼻錐的設計2015年像法拉利,邁凱輪都是長鼻錐設計,但是邁凱輪感覺要換短的節奏(這站奧地利帶來測試了)。

法拉利 長前鼻錐設計
對於前鼻錐的設計方案,其實還是看各家的整體設計了,並無絕對,只是如今短鼻錐更加流行像梅賽德斯這樣的火星車就是,所以其他車隊效仿就在所難免了。
二、單體殼

圖中黑色部分就是單體殼
單體殼前部與前鼻翼連接,兩側通過懸掛系統和前輪連接,而底底板位於單體殼的下面。

單體殼作為車手的駕駛倉,其最大的作用就是保護車手,由多層碳纖維製成的單體殼擁有很強的硬度以此來保護車手在車禍時的安全。

庫比卡加拿大車禍
和塞納幾乎相同的撞車方式以極高的速度撞上水泥牆但車禍只是讓庫比卡腳扭了一下,而相反的當年塞納卻從此只能成為傳奇,這其中與單體殼的作用不無關係。
三、底板(底盤)

F1賽車底板
底板與單體殼緊密連接,底板屬於比較神秘的部件也是比較重要的部件,其往往整合了擴散器側箱的底部等等空力套件。底板不僅要為空氣動力學設計也要兼顧懸掛等機械抓力的設計。一個好的底板可以幫助各個部件的更好的整合,紅牛車隊就是擁有一具好的底板(今年就算了)。
四、動力單元

梅賽德斯賓士動力單元
動力單元由1.6L V6渦輪增壓引擎加ERS系統組成,圖中褐色部分為電池一般位於單體殼後方下面位置。引擎要講仔細太難本人能力有限所以就簡單這樣介紹下就好。
五、尾翼

法拉利尾翼
尾翼的作用就是提供下壓力了,但是由於規則的限定這部分大家其實都差不多。
尾翼由上層翼面(上下翼面組成),下樑面,兩側的短板,還有液壓裝置(用來控制上翼面翹起DRS)。

尾翼開啟狀態
DRS開啟是上翼面翹起使得氣流可以通過尾翼,減少阻力可以使F1賽車在直到上達到跟快的速度。
六、方向盤

14年索伯方向盤
仔細講也是算了,方向盤主要功能1、轉向2、通過後面換擋撥片換擋3、DRS4、ERS5、剎車調節6、引擎調節7、等等。方向盤細講的話又是一大篇所以還是算了,有興趣以後再說(知乎上有可以去看)。
七、懸掛系統

如今F1中都是採用上下雙叉臂的懸掛系統,但是又有分推桿式和拉杆式。
前懸掛多採用推桿前懸,現今唯一不是推桿前懸掛的只有法拉利,為什麼用呢?法拉利是說來不及改了,哈哈。但是當初為什麼會用拉杆前懸呢?是因為當紐維引導的高鼻錐設計,為了使得前部有較低的重心及相對乾淨的懸掛布局(法拉利這麼說的)而採用拉杆前懸。但是貌似結果不是很美好所以現在前懸掛大部分還是用推桿的,其優點就是調教範圍大,技術成熟,輪胎升溫快(消耗也相對快),機械抓地好。

推桿前懸
黃色推桿一方連接下叉臂,一頭連接處在單體殼上方的搖臂,搖臂連接彈簧阻尼防傾桿等。由於彈簧等部件位於上方所以重心高。

拉杆前懸
黃色拉杆一頭連接上叉臂,一頭連接處在單體殼下方的搖臂,重心低,且可以看到拉杆相對來說會比較平直,所以對前方空氣疏導有幫助。拉杆前懸對輪胎比較溫和,重心低,空氣效應好,但是升溫慢,所以為什麼法拉利排位總是比較不好,而正賽又不錯的原因。
後懸掛
F1賽車的後懸掛大多是採用拉杆後懸,而且直接把懸掛裝在變速箱上,拉杆低重心,高空氣效應的有點對尾部來說很有幫助。
最後附上一張邁凱輪的部件圖。

慢慢看吧!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!以上就是F1主要的部件結構,希望看得懂。最後加上外觀部件等其他空力套件就可以組成一輛賽車了。

如有錯誤請指出,謝謝!!!!!!!!!!


同車迷瞎扯的時候別當真
關於空氣動力看f1賽車是如何運用空氣動力學的? - 皮老闆吃蟹黃的回答

關於動力單元
這兩年的規則下都是 1.6L V6 24氣門 渦輪增壓 混動 引擎
具體分為六個模塊內燃機(ICE),渦輪增壓器(TC),動能電機(MGU-K),熱能電機(MGU-H),能量存儲單元(ES)和控制單元(CE).

渦輪增壓是利用廢棄驅動廢氣渦輪,廢氣渦輪帶動壓氣渦輪將空氣壓縮後經過中冷器冷卻(因為壓縮後的氣體溫度更高)送進氣缸
動能電機在剎車時連接到後輪,作為發電機將動能轉化為電能儲存在電池;在加速時作為電動機輔助引擎工作
熱能電機連接渦輪工作.在引擎高轉速運行時作為泄壓閥,將渦輪的動能轉化為電能,同時降低渦輪轉速.在引擎低轉速時作為電動機與排氣共同帶動渦輪克服賽車起步時的渦輪遲滯


xwinex 的回答已經相當詳細,值得只了解皮毛的F1迷學習。
我就獻醜了,放上當年水平比較爛的作品;
有時間有興趣的玩家可以買一款富士美的F1模型來做做;
一旦你堅持做完後,能發現F1賽車很多設計的細節和巧妙之處。


和你說說我們學校FSC車隊的組織架構:1、研發組:負責統籌整體賽車研發工作及進度監督;2、車身組:單體殼設計製作工作(我們學校豪有碳纖維贊助~~);3.底盤組 下轄懸掛組(本人組長);4 制動組 5、電子組:負責電子模塊
……………………………………………………………………
附上美照


主要分為空力套件(每次比賽可以隨意更換結構/外形設計的部件)和車身構件(由於規則限制或其他原因無法修改或限制修改的部件)但是具體其實並不好說!
舉個栗子:前翼上的各種小翼可以在規則限制內隨意修改,算是空力套件;而前翼的主體結構、安裝位置卻被規則限制住無法調整,所以你說它到底是啥呢


其實大多數空力工程師的工作都是在尋找規則以外的性能(如09年布朗搞出來的雙層擴散器)


底盤,單體殼座艙,動力系統,空氣動力學組件組成


作為發電機將動能轉化為電能儲存在電池;在加速時作為電動機輔助引擎工作


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