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復(fù)合材料在NASCAR賽車中的演變

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2020-05-27  來(lái)源:SCOTT FRANCIS  瀏覽次數(shù):176
核心提示:由Richard Childress Racing制成的Next Gen原型車(圖片來(lái)自NASCAR)賽車運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)特的美國(guó)特色,這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)起源于20世紀(jì)20年代美
 
由Richard Childress Racing制成的Next Gen原型車(圖片來(lái)自NASCAR)

賽車運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)特的美國(guó)特色,這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)起源于20世紀(jì)20年代美國(guó)禁酒時(shí)代禁止走私威士忌的事件,被稱為moonshine(非法釀制和銷售的威士忌)。
 
為提高車速以逃避警察追捕,走私者們通常減輕并改裝他們的車輛。
 
而對(duì)加大了馬力的街頭車輛的迷戀,引發(fā)了一些駕駛者的比賽行為,以期獲得獎(jiǎng)金和炫耀的資本。
 
逐漸地,這項(xiàng)比賽成為一種流行的娛樂形式,最終發(fā)展成為一項(xiàng)有組織的運(yùn)動(dòng)。
 
1948年,美國(guó)全國(guó)運(yùn)動(dòng)汽車競(jìng)賽協(xié)會(huì)即知名的NASCAR(美國(guó)北卡羅來(lái)納州夏洛特)正式成立,當(dāng)時(shí)這一組織的成立,是為了創(chuàng)建一套標(biāo)準(zhǔn)的改裝車賽規(guī)則,今天,這一認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)在美國(guó)、加拿大、墨西哥和歐洲的不同賽道上舉行的1500多場(chǎng)比賽進(jìn)行監(jiān)督。
 
在賽車運(yùn)動(dòng)的早期階段,比賽用的汽車僅限于工廠的模型車。
 
后來(lái),NASCAR允許對(duì)汽車進(jìn)行改裝以增強(qiáng)其耐久性。
 
近年來(lái),隨著改裝數(shù)量的增多,這一做法融入到了體育文化之中。
 
每一個(gè)賽季,NASCAR都會(huì)評(píng)估其規(guī)則,并經(jīng)常作出改變,以提高安全性,或者使汽車更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
 
為了遵守該組織不斷完善的規(guī)則,每次比賽前都要對(duì)NASCAR車輛進(jìn)行檢查。
 
NASCAR規(guī)定了哪些材料可以使用,以及用在哪兒和如何使用。
 
輕量化與提高車速通常是并駕齊驅(qū)的,所以,幾十年來(lái),NASCAR 車輛自然而然地用復(fù)合材料來(lái)獲得固有的輕量化、強(qiáng)度和剛性。
 
一個(gè)與鋼部件厚度一樣的碳纖維部件,能以1/3的重量提供4倍的強(qiáng)度。
 
所以,多年來(lái),NASCAR車隊(duì)總是在尋找合法的汽車減重機(jī)會(huì),并在賽車中增加了對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用。
 
除減重外,復(fù)合材料還具有其他優(yōu)勢(shì)。
 
比賽期間,剎車會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量,同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)蓋下溫度可達(dá)300~400ºF(約149~204℃),而碳纖維的耐熱性則有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)部件的疲勞性損傷。
這款由Hendricks Racing 公司為賽車手Jimmie Johnson制造的2019款汽車要比其2002款汽車多使用了35%以上的碳纖維,包括碳纖維的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、排氣孔部件、行李箱、座椅、保險(xiǎn)杠和一些小型部件,最大的碳纖維部件是座椅

當(dāng)前參與NASCAR系列大賽的第六代車輛(通常稱為Gen-6)采用了幾種復(fù)合材料制成的車身部件。
 
Gen-6 汽車包含一個(gè)鋼管車架底盤和碳纖維與沖壓鋼混合制成的車身面板。
 
該車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和后備箱蓋由加入了芳綸纖維的碳纖維制成,可以減少撞車時(shí)產(chǎn)生的碎裂。前后蒙皮也由復(fù)合材料制成。
 
其他由復(fù)合材料制成的部件還包括冷卻管、齒輪冷卻器殼、剎車管和電池箱。
 
而復(fù)合材料在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用重點(diǎn)則是在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝部位較高的部件,因?yàn)檫@能降低汽車的重心。此外,碳纖維座椅也經(jīng)常使用。
 
目前,Gen-6汽車在不含司機(jī)和燃料時(shí)的凈重為1451kg。
 
目前正在開發(fā)用于NASCAR賽事的新的第七代車輛,許多車隊(duì)期待著所謂的下一代Next-Gen汽車允許使用更多的復(fù)合材料,甚至可能使用全復(fù)合材料的車身。也有猜測(cè)認(rèn)為,NASCAR車輛當(dāng)前的車身-車架結(jié)構(gòu)會(huì)被可能也由碳纖維制成的一體式盆體所取代。
 
據(jù)參加NASCAR 杯系列大賽的Hendrick Motorsports 車隊(duì)(美國(guó)北卡羅來(lái)納州夏洛特)發(fā)動(dòng)機(jī)操作主管Jeff Andrews介紹,Next-Gen 汽車的開發(fā)目標(biāo)是要比現(xiàn)在的Gen-6汽車更輕,重量可能在1361~1406kg。
 
“全復(fù)合材料的車身將在不久的將來(lái)成為實(shí)現(xiàn)。”在于2019年5月舉行的SAMPE大會(huì)暨展示會(huì)期間,Andrews在其主題演講中表示,“這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)可以見證復(fù)合材料的車身將在2~4年內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。”他補(bǔ)充說,全復(fù)合材料的車身系統(tǒng)能夠在整個(gè)車輛長(zhǎng)度上提供更一致的表面,并有可能縮短車輛的制造時(shí)間。
 
雖然還沒有被引入到NASCAR杯系列賽事中,但復(fù)合材料的車身已經(jīng)在其他級(jí)別的NASCAR比賽中得到了檢驗(yàn)。
 
首先,通過參加2017年Xfinity系列賽的3場(chǎng)比賽,全復(fù)合材料的車身被引入到了NASCAR的國(guó)家比賽級(jí)別Xfinity系列賽事中。
 
2018年,除超級(jí)高速比賽Dayton International Speedway和Talladega Superspeedway之外,復(fù)合材料的車身被用于該系列賽的所有比賽中。
 
由法蘭連接在一起的互鎖復(fù)合材料板,構(gòu)成了Xfinity賽車的復(fù)合材料車身。
 
從本質(zhì)上說,這些面板通過鎖定而固定到位的方式,為更換損壞的面板帶來(lái)了方便。
 
據(jù)NASCAR 研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)效率高級(jí)主管Brett Bodine介紹,與成形并焊接一個(gè)鋼車身相比,將含有預(yù)制復(fù)合材料面板的車身懸掛在底盤上所用的時(shí)間要短得多,通常大約是2天而不是接近2周。
 
“我們確信,在賽車上懸掛車身將節(jié)省每個(gè)車隊(duì)的費(fèi)用。”他表示,“更大的節(jié)省可能在修理方面:將這些面板彼此拆開,然后重新裝上一個(gè)新的。”
 
Xfinity復(fù)合材料車身的另一個(gè)特點(diǎn)是,在面板表面一些可能引誘車隊(duì)非法改變汽車空氣動(dòng)力學(xué)的區(qū)域有凸起的蜂窩狀圖案,因此,如果要對(duì)這些凸起區(qū)域進(jìn)行非法打磨就很容易被發(fā)現(xiàn)。
 
Five Star RaceCar Bodies公司(美國(guó)威斯康星州Twin Lakes)生產(chǎn)用于Xfinity車身的復(fù)合材料面板,自2015年以來(lái),該公司的復(fù)合材料車身一直被用于NASCAR K&N Pro Series系列中,它為NASCAR的車身風(fēng)格提供了一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)所,允許它們?cè)趨⒓尤珖?guó)系列賽前得到檢驗(yàn)。
 
除減重外,NASCAR采用Next Gen規(guī)范的目的是,降低在NASCAR賽事中的成本,以為除主宰這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的雪佛蘭、福特和豐田之外的其他汽車制造商敞開大門。
 
NASCAR創(chuàng)新與賽車發(fā)展副總裁John Probst表示,Next Gen賽車的車身可能將由法蘭安裝的復(fù)合材料制成,這意味著它與參加Xfinity系列賽的汽車一樣,車身面板是互鎖的。
 
由Richard Childress Racing(簡(jiǎn)稱RCR,美國(guó)北卡羅來(lái)納州Welcome)制造的一款Next Gen原型車,于2019年10月由RCR的駕駛員Austin Dillon試駕,然后于2019年12月由Team Penske的駕駛員Joey Logano試駕。
 
在繼續(xù)開發(fā)和測(cè)試的過程中,Next Gen的車身殼體和底盤預(yù)計(jì)將于2021 年首次亮相。
 
 
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