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当舒马赫的红色法拉利F2004率先冲过终点,伴随着满场的欢呼声,普利斯通赛车技术经理菅沼寿夫终于长出了一口气。很长时间以来,关于普利斯通轮胎在高温赛道上毫无竞争力的说法,一直令菅沼寿夫耿耿于怀,尤其是去年,人们把法拉利在整个夏季的糟糕表现统统归罪于普里斯通更是令他有口难辩。新赛季以来,普利斯通在轮胎性能改进方面作了大量研发工作,但要为自己正名还要靠赛道上的表现。毫无疑问雪邦是他们证明自己的最好机会,这条距离赤道最近的F1赛道,一直是F1世界里温度最高的赛道,以往普利斯通在这里的表现并不如竞争对手米其林。但这一次他们显然可以为自己的表现感到骄傲,排位赛时赛道温度高达55℃,舒马赫先拔头筹,正式比赛时赛道温度依然超过40℃,舒马赫依然一路领先顺利夺冠。至少以目前战绩来看,普利斯通不再是一条怕热的轮胎。
温度对轮胎来说就像三味真火对孙悟空——既可以让他炼出火眼金睛,也可以烧得他猴狈不堪。众所周知制造轮胎的主要材料是橡胶,但纯粹的天然橡胶或者合成橡胶都是长链结构的高分子材料,分子链之间相互独立,遇热就会迅速软化甚至流动。要使橡胶拥有良好的物理机械性能,就必须经过硫化,也就是通过橡胶与硫磺加热后产生的化学变化,以硫磺分子为“锁链”,将长链结构的橡胶分子固定住。在适当的硫化温度和硫化时间后,已经形成网状分子链结构的硫化橡胶,会既有弹性又具有较高的强度。但如果温度继续升高,或者时间继续延长又会出现过硫现象,此时橡胶会脆化,失去弹性并且强度迅速降低,从而很容易就在外力作用下断裂。一般来说,当轮胎内部温度高于110℃后,较长时间使用,就很容易出现爆胎或者其他损坏。
导致轮胎生热主要有以下原因:轮胎冠部与地面之间的摩擦生热;轮胎冠部、侧部高频率反复变形产生的疲劳生热;轮胎与轮辋结合部的摩擦生热和轮胎内部各部件之间的剪切生热。在F1赛道上,当赛车以300公里/小时的高速行驶时,轮胎平均每秒钟要旋转40多圈,此时无论是摩擦还是高频变形产生的热量都相当巨大,这些热量如果不能及时发散或者转化为其他能量,就会使轮胎内部温度骤升,进而影响轮胎的使用安全。
针对这些生热原因,在F1轮胎设计中除了尽量使用较轻较薄热传导系数较高的材料,优化结构避免应力集中等措施减少剪切生热外,轮胎冠部与地面接触部分胶料配方的设计尤为重要。通常我们使用的轮胎,冠部胶料会比较强调耐磨性,以提高轮胎的使用寿命,因此普通轮胎大都能使用4万公里以上。而在F1轮胎中,冠部胶料中会添加较高比例的热塑性材料,这样一方面在100℃左右时,轮胎表面就会塑化,从而提高了轮胎的抓地力;另一方面,这种添加了热塑性材料的橡胶非常容易磨损,轮胎与地面摩擦产生的能量直接消耗在轮胎磨损上,从而减少了轮胎自身的生热。这就好像当水的温度烧到100℃后,水分子汽化所吸收的能量可以使水温不再上升。也因此,F1轮胎虽然造价昂贵,使用寿命却只有区区150公里。
它不仅仅是一个黑色的橡皮圈
轮胎对汽车的重要性丝毫不亚于引擎,再强大的引擎都需要通过轮胎才能转化为驱动力。但由于长相并不讨喜,人们通常都会忽视这些黑家伙的作用,对它有许多误解和偏见。
误解一:轮胎完全由橡胶构成。
早期的实心轮胎确实主要由橡胶构成,但现在的轮胎中,除了数种橡胶,还有聚酯、尼龙或者钢丝作为骨架材料,橡胶中还添加了炭黑、硫磺、各种化合物等上百种原材料。
误解二:轮胎都是黑色的。
橡胶本身并没有颜色,通常看到的黑色轮胎是因为其中添加了作为补强剂的炭黑。上世纪40年代人们发现二氧化硅(白炭黑)也可以对橡胶起到补强作用,于是轮胎不再总是黑色。只是目前的白炭黑补强效果并不如炭黑出色,所以大多数轮胎依然黑不溜秋。
误解三:F1轮胎的冠部越硬越耐磨。
轮胎冠部胶料的硬度由其中补强剂和其他添加剂类型决定,普通轮胎如果使用高耐磨炭黑,冠部胶料就会较硬而且耐磨。但在高速轮胎中为了降低生热,几乎不使用高耐磨炭黑,而且通常会加入较高比例树脂。这样在常温下轮胎表面显得很硬,而在高速行驶中又会迅速软化,并且迅速磨损。
误解四:F1轮胎可以任意调换。
为了保证性能更加完美,F1轮胎必须按照指定行驶方向安装。又由于前后轮尺寸不同,每辆F1赛车上的四条轮胎,都不可互换,只能在指定位置上使用。
误解五:F1轮胎上的周向花纹是最好的轮胎花纹。
最好的轮胎花纹是没有花纹。在同样规格下,没有花纹的光头胎在使用中与地面接触面积最大,驱动力也最大。为了降低比赛速度,FIA规定F1干地轮胎上必须有4条周向花纹。而雨胎上的花纹,作用是在湿滑路面上破坏水膜,保证轮胎地抓地力。 ( 声明:搜狐F1专栏作家、南方体育《竞赛画报》F1编辑宋铮特供,未经许可,严禁转载 )
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