F1 赛车及其轮胎即将发生重大变化

就像大批新粉丝因为在疫情封锁期间疯狂观看 Netflix 的《极速求生》系列而对一级方程式赛车产生了兴趣一样，这项运动也在为 2022 年进行改组。这项有翼奇迹汽车的规则发生了变化，包括计划让各车队共享一些通用部件以节省资金，并修改了空气动力学设计，以促进更接近的比赛。

另一个变化是轮胎。半个世纪以来，F1 一直使用 13 英寸的气球形轮胎，现在，它开始使用 18 英寸的低轮廓轮胎。这些大尺寸的轮胎和细侧壁轮胎的外观和工作原理更像倍耐力为高性能跑车制造的轮胎。

作为与 F1 签约直至 2024 年的独家轮胎供应商，倍耐力希望能够在其赛车轮胎和量产轮胎之间转移技术诀窍，而且如果客户能够亲眼看到赛车轮胎，并从中看到可以购买用于自己汽车的橡胶，倍耐力也不会介意。

这与即将停产的轮胎不同，后者的历史可以追溯到 20 世纪 60 年代，当时的轮胎供应商是固特异、凡士通和邓禄普。2022 年，倍耐力的 F1 轮胎将更具时代感和相关性。

掌握主动权

如今的 13 英寸轮胎速度非常快，因为它们的高侧壁让它们可以在赛道表面挤压和变形，从而获得出色的抓地力。但是，随着橡胶受热和磨损，所有这些运动都会产生影响，产生可怕的“退化”。F1 车队用这个词来描述轮胎磨损导致的抓地力损失。观看比赛时，您会在车手和工作人员之间的无线电通讯中经常听到这个词。

为了避免失去过多的牵引力（以及遭受过度磨损），车手们会小心驾驶车辆，设法控制轮胎磨损，以便每组轮胎都能使用足够长的时间，直到计划中的进站更换。如果做不到这一点，就意味着会因为单圈时间较慢而输给对手，或者因为需要额外进站更换另一组轮胎而浪费时间。

倍耐力一级方程式赛车项目负责人马里奥·伊索拉 (Mario Isola) 表示，2022 年推出的 18 英寸大轮胎的一个主要目标是让轮胎保持更长时间的抓地力，这样车手就可以全力以赴地比赛（用赛车术语来说就是“推动”），而不是管理轮胎磨损。制造这些新轮胎比简单地扩大轮胎的内径以适应 5 英寸大的车轮要复杂得多。

“我们必须从头开始设计轮胎，”他说，“这不仅仅是设计一个不同的尺寸，而是一种不同的结构。除了新尺寸，我们的要求是设计一种具有不同特性的轮胎，这样就不会过热，因为车手想要在整个比赛中全力以赴，磨损大大减少，工作范围更广，所以这不仅仅是设计一个新尺寸的问题。”

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伊索拉表示，公司本可以采取将旧轮胎改装成不同尺寸的方法，但这不是个好办法。“一开始我们有两个选择，”他指出。“一是采用现有的复合材料，并尝试将其升级到 18 英寸轮胎所需的特性。二是开始全新的开发，采用不同的成分和新技术，并尝试与今年相比迈出真正的一大步。”

“我们决定选择第二个方向，”他解释道。“虽然风险更大，但最终这是一个更好的决定，因为测试结果是积极的，而且来自司机的反馈也非常积极。”

采用这种方法意味着轮胎的每个部分都经过精心设计，以适应新的橡胶化合物。“我们必须优化轮廓，优化结构，以便获得正常工作的轮胎印迹，并按我们想要的方式分配压力和温度。这就是技术挑战。”

那么问题就是如何验证结果。过去，轮胎制造商会遵循一个反复的过程：制造轮胎、将一套轮胎装到汽车上、让驾驶员上赛道试车，然后向驾驶员汇报轮胎的性能。然后工程师会回到实验室进行修改并重复测试过程。

这是一种缓慢而昂贵的轮胎开发方式。更糟糕的是，由于这些轮胎将用于尚未问世的新规格 2022 款汽车，因此实际上无法在明年将要使用的汽车上进行物理测试。

转向虚拟车辆

相反，倍耐力和赛车队依靠的是虚拟汽车模型，这些汽车装有虚拟轮胎，在虚拟赛道上行驶。“这与我们 2016 年一级方程式赛车决定改变轮胎宽度时的做法类似，”Isola 指出。“我们与车队并行进行模拟和轮胎模型。多亏了模拟，我们才知道明年会发生什么。”

Isola 表示，倍耐力使用的建模软件是其自行定制开发的，尽管该公司最初的起点是现成的商业软件。这就是倍耐力为 2016 年轮胎创建模型的方式，工程师们也对 2022 年轮胎采用了同样的方法。

“同样的流程对我们预测下一年的表现非常有用，今年我们与车队一起做的也完全一样，”Isola 解释道。“车队有 2022 年的汽车模型。我们有一个‘黑匣子’，里面有一个虚拟轮胎模型，我们把它提供给车队。”

这就是我们熟悉的工程迭代过程发挥作用的地方，但由于测试是虚拟的，因此比实际物理测试更快、更便宜。“他们可以将虚拟轮胎装到虚拟汽车上，并在模拟器中使用它，然后向我们提供适当的反馈，”他说。“经过两三次这样的循环，我们对明年的预期有了更好的了解。”

最终，倍耐力对 70 多个不同的虚拟轮胎原型进行了 5,000 小时的计算机模拟测试。这就是倍耐力打造首批用于物理测试的轮胎的方式，其中包括在轮胎测力计上进行 10,000 小时的室内测试，以及最终对 30 个不同版本的轮胎进行 36 天的轨道测试，测试里程超过 12,000 英里，并使用了 392 套原型轮胎。

目前还没有 2022 款赛车可供测试，因此车队对现有赛车进行了改装，以尽可能接近地模拟这些赛车的可能特性。结论是什么？看起来，提高轮胎耐用性的努力已经奏效。“目标正是：让车手能够全力以赴，”Isola 说。“我们要求他们全力以赴跑完所有圈数，这对于了解他们是否对新方法感到满意非常有用。我们希望看到赛道上的激烈竞争，看到相互追赶的赛车和试图超车的车手之间的激烈竞争，但不要让比赛太容易，否则就不是观众想要的了。”

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车轮直径变大的另一个方面是刹车盘和内轮毂之间的距离变大。同时，新规则控制刹车冷却系统的设计，车轮上装有盖子来控制冷却气流。

这是因为使用 13 英寸车轮时，车队会利用刹车产生的热量来加热轮胎并提高轮胎内部气压。随着新车轮和轮胎尺寸的增大，刹车在 2022 年将不再是调整轮胎性能的工具。“它的设计目的是让热空气流动，所以基本上他们不能用刹车来决定轮胎的压力，”Isola 指出。

本赛季，一级方程式赛车性能调校的这一微妙之处引起了车迷的注意。卫冕冠军刘易斯·汉密尔顿在阿塞拜疆大奖赛期间意外按下方向盘上的按钮，启动了赛车的“制动魔法”系统，导致撞车。这是一种将汽车大部分制动转移到后刹车上的装置，产生的热量使后轮胎变热并增加其压力。汉密尔顿的问题是，它的意外启动导致他锁住了汽车的后刹车并错过了一个转弯，这最初看起来像是这位经验丰富的赛车手的一个不寻常的错误。

现在我们知道，这只是车队控制系统在控制当前一代 13 英寸轮胎性能方面的失误。这一代轮胎即将走向衰落，因此，下个赛季也有可能出现类似的错误。也许这只会让车队有机会在管理新的 18 英寸轮胎时犯下不同的错误，但一如既往，看看工程师和赛车手如何适应新橡胶以及他们将采用哪些技术来最大限度地提高其性能，这将是一件令人着迷的事情。这应该是《Drive to Survive》未来几季的完美素材。