F1前鼻子的几条线有什么用？

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转:F1赛车底盘仅重35公斤（80磅）左右，是现代工程的杰作。它是赛车的重要组成部分，许多负载元件直接装配在上面，所以要求赛车底盘有足够的强度，可以承受各个方向的冲击力，同时不发生各种变形。在底盘前部，前悬架和转向系统传递赛道表面状况以及侧向反力和制动力。前风翼也通过翼板上的车鼻传递大量的气动载荷。底盘的后部是发动机支座，由于是赛车底盘前半部 和后半部（发动机，变速箱，后悬架和后风翼）的连接点，所以要承受巨大的弯矩和扭矩。赛车底盘的侧面，也必须十分坚固，因为那是边舱的连接点，会有强大的气流通过。负荷甚至传递到底盘的底部，底部的底板是空气动力学装置，能配合产生强大的下压力。车手受到的制动惯性力以及转向离心力也会通过座位和安全带传到底盘的底部。　　F1底盘基本上都采用碳纤维材料，相对于它的重量，其强度是很高的。底盘要有足够的防止变形的能力，这对赛车的总体性能很关键，因此扭转刚度和弯曲刚度是非常重要的。另一个基本的设计要求就是要有足够的抗碰撞能力，否则的话，在重大的事故中赛车就不能保护车手。一方面要有足够的刚度，另一方面又要有足够的抗碰撞能力，这是一对矛盾的事物——因为越坚硬，所需碳素材料越多，碳素材料越多，结构就越脆。所以，规定一些材料是不允许使用的，这些材料没有足够的弹性，不适合F1运动环境，这就是所谓的“高模量”碳纤维。　　通过流线型设计将冲击载荷分散，避免尖角形状产生的应力集中，底盘设计者能够解决硬度和弹性之间的部分矛盾。底盘设计中运用了先进的计算机技术。给定底盘复杂的结构及作用在上面的力，运用有限元分析计算出一个坚固、轻重量的底盘结构是一件很容易的事。有限元分析是一种计算方法，在设计阶段可以准确度的进行设计初级阶段的预测和关键部位的分析。尽管底盘的结构特点比较复杂，通过计算机将其简化成一定数量的单元，就可以分析其特性以及在大量载荷下所发生的变化，并且计算最有效的制造途径。　　FEA（有限元分析）软件能够用彩色的符号显示结构载荷分布情况，显示哪些地方应力集中，哪些地方是可能发生脆弱断裂的点，设计者可以根据这些修正他的设计方案，做动态和静态仿真。通过这些方式夸张显示底盘的细微变形，便于设计人员找到发生变形的部位。没有FEA，底盘的结构就会可能有更多的不完善之处，底盘会比实际需要的更重，使赛车缺乏竞争力。像碳纤维材料一样，FEA最早运用于航天工业，然后被F1设计者所采用。运用于F1中最著名的FEA软件是PTC公司的Pro/MECHANICA，法拉利车队就用此软件。　　F1赛车底盘为“三明治”结构：中间是蜂窝状铝板，两外层为碳纤维。两外层由许多层碳纤维组成，被紧紧地压在一起（经过高温高压处理将柔韧的结构变很坚硬）。碳纤维在成型之前注入了环氧树脂，并确保树脂均匀分布，保证固化后成份的一致性和材料性能。这三层结构以极高的密度紧紧地贴在一起而形成了一个整体。　　直到现在，F1底盘分块制造，然后再粘接在一起。但在这个过程中，强度，刚度和重量都已进行了优化，所以实际上可视为一个完整的整体。对驾驶舱的两个部位进行了加固— 一个是车手的后靠背，一个是车手膝盖的周围。　　相对赛车的其他部件，底盘的制造需要花费更多的时间，因此必须首先设计底盘。在底盘制造之前，必须先生产一个与之大小相同的模型，再根据它制造模具，在模具中粘贴碳素纤维，最终制成底盘。这是一个从CAD到CAM的过程，同样采用了计算机辅助制造技术，从CAD设计系统出来的数据，转换成CNC代码进行模型加工。这种底盘模型一般是由厚板加工而成的，将这些板铆接在一起，即制成底盘模型，见图1。　　 图1 底盘模型　　底盘模具都采用碳素纤维制造。为了制造底盘模具，先将底盘模型涂上一层环氧涂料，防止树脂的侵蚀，再通过烘烤使涂层变硬，然后用非常细的干纱或湿纱及锉来打磨，使表面变的光滑，之后涂上褐色的、暗蓝灰色的粉状速凝剂，制造模具的过程中需要粘贴多层碳素纤维，最后，把模型从模具里取出，形成底盘模具的内表面，见图2。　　 图2 底盘模具　　再看一下底盘的制造，将数百个独立的碳素纤维一块一块贴到底盘模具上是一个细致且耗时的过程，见图3。高速层合机按照底盘设计者给定的明确的指令和图表进行操作，底盘每个特定的区域碳素纤维的数量反映了当赛车高速行使时该区域的承载能力。同样，碳素纤维层的贴放角度反映了承受载荷的方向。例如，如果碳素纤维按某一特定方向排列，就可以将载荷转移到底盘的指定部位。相反，如果碳素纤维无序排列，则可以将载荷分散。碳素纤维的排列方式取决于该部位所受的是扭力、压力还是拉力。F1赛车的底盘由多向碳素纤维和单向碳素纤维构成。　　 图3 制造底盘　　在底盘制造成型阶段，需将碳素纤维层在模具上紧压成型。将成型好的底盘模具罩上特制的塑料套，在高压高温舱中进行处理。高温使碳素纤维中的树脂变软，通过管子把树脂吸出，这增加了纤维对树脂的比率，大大提高了碳素纤维的结构性能。高压有利于这个过程的实现，但更重要的是，高压使碳素纤维层更紧凑，同时使之更粘紧模具内表面。这个过程被称为“固化和成型”。　　当加工完成第一层的碳纤维层，接下来是蜂窝状铝板材料层，它们之间通过一层粘合剂牢牢粘合在一起。根据FIA规定，针对赛车设计者对底盘特殊区域结构的不同要求，蜂窝状铝板的厚度是可变的。　　利用填充物实现底盘结构的局部加强。填充物置于蜂窝的空洞里，在这些部位，螺钉和其它紧固件将底盘与悬挂连接在一起，车手安全带等也是通过这种办法实现固定的。这些填充物一般是铝或是一种密度非常高的注入树脂的纤维材料特弗龙。从总体上讲，这种碳纤维/蜂窝状铝板的“三明治”结构十分坚固，但是这种结构不能承受内部载荷，如果没有填充物，底盘将在螺钉和其它有集中载荷的地方发生断裂。这些填充物的形状与尺寸，要根据与之相连的装置的性质而定。　　当蜂窝状铝板层和填充物加工完成，就在上面再加一层碳纤维，并像第一层碳纤维那样进行高压处理。尽管碳纤维由许多层组成，但一经组合，它们变得非常薄。　　从模具中取出底盘，接下来就是在底盘上钻孔，为了保证精度，这项工作是由CAD驱动的五轴全自动钻孔完成的——钻头可以在五个方向操作，即上下、内外、左右、倾斜上下和倾斜左右。底盘上需要钻孔的部位是：底盘的前端，用来安装前鼻箱；底盘的侧面，用来安装边舱；底盘的顶端，驾驶舱开口的前部，安装前悬架的内部组件支架。（林程）

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