一级方程式赛车将如何应对电动汽车？

车手们在美洲赛道的第 11 个弯道上非常缓慢地转弯。这个弯道很狭窄，根据赛车的不同，他们只能达到每小时 60 英里的速度。然后他们会冲下主直道，这是一段四分之三英里的下坡路，右边的赛车可以跑过 200 英里。当我站在第 12 个弯道前的看台上时，一辆黑金色的赛车很快就占据了我的视野。今天的奥斯汀像德克萨斯州一样炎热，气温接近 90 度，而且潮湿，但赛车带来了一股风。这股风是由噪音组成的。车迷们来观看一级方程式赛车比赛就是为了获得这种感官体验。当该系列赛于 1946 年第二次世界大战结束后正式开始时，神奇的赛车用与速度相连的欢快声音取代了可怕的炸弹刺耳声音。多年来，数百万车迷蜂拥到赛道边缘聆听 F1 的轰鸣声。但你不只是听到 F1 引擎的声音，而是感觉到它。当赛车飞过看台时，八个气缸发出的震荡波击中了我的胸部、后颈和眼睛后面。称其为噪音合适吗？这更像是一种情绪。可惜我并不是在亲眼目睹一级方程式赛车。我正在观看大师历史系列赛，这是第二天美国大奖赛的垫场赛。这辆轰鸣的赛车是一辆 F1 赛车，没错，但它已经近 40 年没有参加过冠军争夺战了。现代赛车的复杂混合动力装置比刚刚从我身边飞驰而过的老式 V8 发动机强大两倍多，听起来并不那么棒。你甚至可以不戴耳塞就站在当今一级方程式赛车的赛道边。这种发展让粉丝和车队也大为光火。四年前，随着联盟出台新规定，F1 赛车将采用油电混合动力发动机，以迎合日益环保的公众，从而降低噪音。虽然您可能不会将混合动力汽车（如普锐斯）与地球上最杰出的赛车系列联系起来，但新车比以往任何汽车都更快、更先进。这对比赛很重要，但对技术渗透也很重要，而这正是 F1 占据赛车运动殿堂之巅的关键。许多一级方程式赛车的创新都融入了我们的个人座驾中：盘式制动器、碳纤维和牵引力控制只是使我们自己的汽车更安全、更高效、更快的几个例子。

一级方程式赛车的混合动力发动机确实带来了创新，但在感官刺激方面却略有欠缺。

“这有点尴尬，”当天晚些时候，一级方程式赛车运动总经理罗斯·布朗在距离赛道两栋楼、一条马路的密封白色接待室里告诉我。“每个人都记得以前的赛车声音有多好听。”另一辆 V-8 发动机呼啸着驶过赛道，它的哀嚎刺破了我们空调密闭的密室，他强忍住笑意。布朗自 1970 年代末开始从事一级方程式赛车工作，他回忆起以前声音更响亮的时代。“我们以前使用的发动机声音刺耳，”他说。后来混合动力车出现了，“突然间，你可以在一辆行驶的汽车旁边交谈，”他说。

这暗示了一级方程式赛车的一个存在问题：在我们环保的未来，世界上最先进的赛车系列是否仍会推动为我们的公路车提供动力的创新，还是会成为纯粹的运动，以娱乐为唯一目标？或者全电动锦标赛能否超越 F1，成为地球上最快的研发实验室？

一级方程式赛车是世界上资金投入最多的运动之一。比赛周末从三月到十一月在五大洲举行，每场比赛吸引超过 10 万名付费观众。车队预算高达数亿美元。这些资金中的大部分用于开发其纯正赛车的零件、材料和系统。其中一些创新最终出现在我们的车道上。

但随着消费者世界转向电动汽车，一级方程式赛车并没有停止使用燃气发动机的迹象。为了避免失去粉丝和他们巨大的钱包，一级方程式赛车巨头希望借助现代大奖赛的汽油刺激感官来保持人们的兴趣。与此同时，为了保持环保意识强的赛车迷的兴趣，管理大多数专业赛车的国际汽车联合会 (FIA) 最近资助了一项名为 Formula E 的新电动赛车系列赛。

你可能会认为全放大器比赛是最先进的比赛，但电动方程式赛车在技术上并不像一级方程式赛车那么残酷。为了吸引规模较小的车队，国际汽联让参加仅有三年历史的电动方程式赛车变得相对不那么可怕：许多主要部件都是标准化的，因此你不需要进行开发例如从头开始开发电池所需的那种研发工作。并且为了防止赛车巨头践踏新人，车队每年在装备上的花费不能超过 2500 万美元。这相当于一级方程式赛车预算的十分之一。无论是一级方程式赛车还是电动方程式赛车，国际汽联在赛车队如何花钱方面都有很大发言权。最近，国际汽联一直在指导车队将资金投入绿色技术，即使是在痴迷于性能的一级方程式赛车中也是如此。

每年，国际汽联和一级方程式赛车管理团队都会向一级方程式赛车车队颁布技术规则；每隔大约七年，他们就会制定一套经过彻底重新考虑的规格。这些规定指导赛车的各个方面：发动机配置、驾驶员座椅角度、赛车电池在一圈内可以释放的焦耳数等等。对这些规格的解读，甚至比赛道上的竞争更重要，才是一级方程式赛车真正的竞争领域。

“团队之间正在进行一场技术战争，”布朗说，他是一位前科技老板，以竞争激烈而闻名。一旦团队收到这份 100 多页的文件，工程师们就会开始一场史诗般的疯狂工作，寻找可以利用的技术优势和漏洞。

2014 年，该规范要求使用新型混合动力发动机，以将一级方程式赛车推向未来——或者至少是现在。该规范要求使用小型汽油电动装置，结果燃料使用量减少了 35%。这些所谓的动力装置非常先进。汽油动力部件排量仅为 1.6 升——比丰田卡罗拉的排量还要小——但其小巧的六缸发动机效率惊人。与电动机配合使用，它们在赛道上产生超过 1,000 马力的功率。这些赛车及其微型发动机速度惊人，几乎在每场比赛中都打破速度记录。

然而，混合动力车的首次亮相并没有给车迷留下深刻印象。“今年的 F1 有点沉闷……我怀念……V8 的震耳欲聋的声音，”一位 Twitter 用户写道。“2014 年的 #F1 糟透了。混合动力 v6 听起来就像我的捷达，”另一位 Twitter 用户写道。媒体也非常苛刻。美联社的一篇报道称，F1 的“新声音遭到了批评”。

过去三年来，赛车的噪音水平有所改善，但对某些人来说还不够。布朗现在为 F1 工作，领导制定所有控制规则的团队，他面临一个选择：让 F1 转向电力驱动，还是推动其转向汽油驱动。毫无疑问，专注于电力驱动将极大地有利于电动汽车研发；汽油驱动听起来会很棒。

布朗重新发出怒吼。

“表演必须是第一要务，”布朗说，然后开始拍桌子，列举出对他来说定义一级方程式赛车的一系列因素：“赛车 [拍桌子]、车手 [拍桌子]、历史 [拍桌子]、噪音 [拍桌子]、气味 [拍桌子]、氛围 [拍桌子]。”

国际汽联的下一套规定目前正在由布朗和他的团队起草，可能会让比赛气氛更热烈。这些规定将于 2021 年生效，可能会允许更高的燃油流量，这样 V-6 动力装置（仍然是混合动力）就可以转速更高、声音更大。他们还可能会取消一种通过从发动机中获取能量来提高动力装置效率和噪音的装置。

不走绿色环保之路完全是生意问题。F1 赛事花费巨大，布朗知道各大公司不会急于投入 2.5 亿美元来资助一支没有球迷参与的车队。“你之所以能创造这场赛事，是因为你获得了制造商或技术合作伙伴的大量投资，正是他们创造了一级方程式的魔力，”他说。

托托·沃尔夫 (Toto Wolff) 是创造奇迹的四届世界冠军梅赛德斯-AMG 马石油 F1 车队的领队，他对此表示赞同。“一级方程式赛车是一场视听盛宴，”他说。“我们需要被赛车的绝对速度、看着它们和引擎的声音所震撼。”

作为梅赛德斯-奔驰的企业高管（正式头衔：梅赛德斯-奔驰赛车运动执行董事兼负责人），沃尔夫负责一家每年销售超过 200 万辆汽车的上市公司。他的工作不仅仅是在赛道上获胜；他还必须确保他在那里取得的技术进步能够得到实际应用。

他可以把它从待办事项清单中划掉了。算是吧。2017 年末，梅赛德斯推出了 Project One，这是一款可合法上路的 F1 赛车。“后轴上安装的动力装置完全相同，”负责监督该动力装置开发的梅赛德斯高性能动力总成总经理安迪·考威尔 (Andy Cowell) 说道。“唯一的区别是，它的排气系统经过后处理以满​​足排放法规，并且经过了调校以便可以使用普通汽油。”这可是直接的技术转让！可惜我们大多数人不会在当地经销商处看到 Project One。这款车售价 280 万美元，梅赛德斯在发售当天就售出了全部 275 辆。

高性能混合动力汽车至少是未来高速汽车的趋势。但混合动力汽车需要燃烧汽油，而且它们已经在公路上行驶了 20 年。看到一辆装满碳氢化合物的汽车，我们很难想象它的未来。大多数人认为，未来几年，Formula E 和涌向经销商的电动汽车浪潮将占据我们的车道。

“因为特斯拉在做电动汽车，所以每个人都对电动汽车产生了浓厚的兴趣，但是没有一家纯电动汽车制造商赚过一美元的利润，”沃尔夫说道，他那带有德国口音的英语比平时大声一点。

也许他只是紧张。第二天，他的领队刘易斯·汉密尔顿将驾驶他的 1,000 马力混合动力车，争取赢得美国大奖赛，沃尔夫本周末来到奥斯汀就是因为这场比赛。这可不只是击掌庆祝：获胜将确保梅赛德斯赢得世界锦标赛冠军，以及大约 1.5 亿美元的奖金。这真是压力很大的一天。

尽管如此，沃尔夫仍在思考电动汽车。“我个人的观点是——我不是公路车专家——混合动力车是未来，”他说。“我认为城市全面电气化是第一步，其他地方也将采用混合动力车。但我怀疑到 2030 年，电动汽车占比不会超过 25%。”

即便如此，梅赛德斯仍承诺在 2019 年加入电动方程式赛车赛。“我们加入的原因是我们的公路车将采用电动技术——这是事实，”沃尔夫说。这听起来似乎矛盾，但事实并非如此。梅赛德斯最近宣布计划生产名为 EQ 的城市电动汽车系列，而赛车系列是该公司推广它的一种方式。“我们对营销方面很感兴趣，”他证实道。当我问他电动方程式赛车技术是否会对梅赛德斯在电动汽车方面的创新产生重大影响时，沃尔夫明确表示：“还没有。”

这是因为电动方程式的规则非常严格。工程师可以对动力系统进行调整，也就是实际转动车轮的部件。这似乎是一件大事，但每个车队都使用相同的底盘——决定汽车操控性能的部件——和相同的电池。与内燃机不同，电池是电动汽车最重要的部件。这就是吸引梅赛德斯进入起跑线的原因。

目前的电动方程式赛车电池组无法支撑 50 分钟的比赛，而且电池组重约 440 磅，在比赛中途更换电池组是不切实际的。这就是为什么在电动方程式赛车比赛进行到一半时，会发生这种情况：赛车陷入维修区。车手解开五点式安全带，卸下方向盘，爬出赛车，跳到一辆充满电的赛车旁，钻进车里，让车队为他系好安全带，安装好方向盘，然后飞驰而去，发动机像一台愤怒的吸尘器一样嗡嗡作响。

进站时间约为 40 秒——40 秒内需要系好安全带并在赛车间穿梭。这既无聊又有点尴尬。哪家公司想要无法完成比赛的赛车？“我们不想因为电池不行而换车，”沃尔夫说。

他并不是唯一一个有这种想法的人。“目前的配置让人们产生了里程焦虑，”迈凯伦应用技术公司 (MAT) 首席技术官迪克·格洛弗 (Dick Glover) 说。迈凯伦自 1960 年代以来一直是 F1 的重要参与者，它不仅仅是赛车：该公司的应用技术部门为 F1 的每个车队提供零部件。

MAT 正在开发一种电池，用于治疗电动方程式赛车的焦虑问题。猜猜这种新电池什么时候能准备好。是的——2019 年，梅赛德斯计划在那一年加入电动方程式赛车。保时捷最近也宣布了参加那一年比赛的计划。而生产电动 Leaf 的日产将于 2018 年开始比赛。这些新车队可能会将电动方程式赛车变成如今让 F1 如此引人注目的那种技术战争。甚至可能取代它成为新一代赛车的首要研发场所。

或许。

如果你问布朗，电动方程式赛车面临的最大挑战就像一只快鸡和一只昂贵的鸡蛋：如果没有公众的关注和门票销售，车队不会在这项运动上投入大量资金，即使你允许他们这样做。但如果没有那些大手笔花钱的疯狂技术，全电动系列赛将无法吸引观众……从而吸引大笔资金。等等。

一个解决方案似乎显而易见：一级方程式赛车可以采用电动化。几代人的历史让法拉利这样的制造商无法想象退出。大批粉丝将购买门票和电视套餐，以支持制造这些壮观机器所需的数十亿美元。就像那些粉丝放弃 DVD 转而使用 Netflix、放弃座机转而使用手机一样，他们会开始欣赏赛车除了噪音之外的其他方面。对吧？

“我认为在未来五到十年内不会出现这种情况，”布朗说。“我看不到这种情况。”他只是提到了以 F1 的快速速度跑完 186 英里所需的技术。“我们有一些棘手的问题要问自己，”他说。

举个例子：如果 F1 只是一项运动，没有现实世界的类似物，会怎么样？军队不再用长矛作战，但奥运会选手仍然会因投掷标枪而赢得奖牌。为什么 24 辆汽油驱动的汽车在赛道上竞速不能成为我们全电动（或核能、氢能或其他）未来的一部分？“交通可以成为一种商品；它不需要引发你内心的任何情绪，”沃尔夫说。“赛车——危险和技术——会引发情绪。我绝对可以看到这两者并不总是一致的。”

或者这可能取决于你住在哪里。迈凯伦的格洛弗说：“我们已经习惯了一个相当同质的世界。未来，情况将完全不同。一些国家将非常重视电气化。在其他国家，情况与现在不会有太大不同。”因此，F1 赛道上的技术可能会在城市和基础设施密集型市场采用电气化几十年后才应用于不适合电气化的地区。对于一项以其全球影响力而自豪的运动来说，这很有意义。

那个周日，在奥斯汀举行的比赛周末主赛事上，梅赛德斯车队的刘易斯·汉密尔顿起步不佳，落后于法拉利车队，屈居第二。然而，五圈之后，汉密尔顿以超过 200 英里的时速冲过四分之三英里的主直道，并在 12 号弯道看台前超越了法拉利车队。他取得领先。他赢得了冠军。观众的欢呼声无不令人动容。

本文原刊登于《大众科学》杂志2018年1/2月号Power期刊。