主动悬架

Ayrton Senna在他的威廉姆斯FW14B雷诺(1992)上获得Nigel Mansell的升力

Ayrton Senna在他的威廉姆斯FW14B雷诺(1992)上获得Nigel Mansell的升力

主动悬挂系统可以说是F1历史上被禁用的最具影响力的技术。 用了十年时间 F1 从低车身高度和减震性能之间的折衷方案,到打造一款无论赛道状况如何都能保持理想空气动力学性能的赛车。1992年,威廉姆斯车队围绕这一理念打造了FW14B赛车,令其他赛车望尘莫及。到1993年底, FIA 他们认为这项技术过于主流、过于昂贵且对安全要求过高,因此不应允许其继续发展。

一级方程式赛车中的主动悬挂系统是什么?

主动悬架用计算机控制的液压或电液执行器取代了传统的弹簧和减震器。车身周围的传感器测量车身高度、车轮载荷、底盘姿态和横向加速度。控制单元每秒读取数百次这些数据,并驱动执行器,使车辆保持在能够产生最佳空气动力学性能的车身高度和倾角。工程师们不再为了某一圈赛道的成绩而对车辆进行妥协,而是设定了目标平台,软件则确保车辆在任何赛道上都能达到这些目标。

主动悬架的工作原理

该系统的核心是每个车轮上的液压执行器,由发动机驱动的高压泵提供动力。车轮和底盘位置传感器将数据传输至控制单元,控制单元决定每个执行器应施加多大的力。在威廉姆斯车队率先使用的强力版本中,执行器可以抬高车身以应对路肩,在直道上降低车身以获得最高速度,并在制动时增强车身刚性。而在早期莲花车队和其他车队使用的较弱的“反应式”版本中,系统只是对实际情况做出响应,而不会进行预测或预先调整。

Lotus 92:首款活跃的 F1 汽车

一级方程式赛车中首次认真尝试主动悬挂系统是莲花92赛车,它参加了1983年的巴西大奖赛和长滩大奖赛。莲花之所以选择将这套系统安装在其搭载考斯沃斯发动机的底盘上,是因为当时其涡轮增压合作伙伴雷诺不愿将发动机投入到未经验证的概念中。结果却不尽如人意:液压故障和电脑信号干扰导致赛车操控难以预测。 曼塞尔 他公开表示不喜欢这辆车。那一年,这套系统只参加了两场比赛,之后莲花车队就把这个概念重新搁置了。

威廉姆斯FW14B:终极主动型 F1 汽车

近十年后,威廉姆斯推出了成熟的版本。1992 年的威廉姆斯 FW14B 赛车采用了一套源自 Automotive Products 公司公路车辆研发的全主动式空气动力学系统,并在奈杰尔·曼塞尔的驾驶下称霸了锦标赛。该系统使赛车在每个弯道和直道上都能保持最佳行驶高度,从而释放出被动式竞争对手无法匹敌的空气动力学性能。其升级版 FW15C 在 1993 年再次夺冠。 阿兰·普罗斯特(Alain Prost)威廉姆斯在两个赛季中就有效地诠释了主动降服技术能够发挥到何种程度。

为什么主动悬架在 1994 年被禁止?

这项禁令是在1993赛季期间宣布的,是针对驾驶辅助系统实施的一系列更广泛限制措施的一部分,这些措施还包括取消牵引力控制、弹射起步控制和ABS防抱死制动系统。国际汽联列举了三个担忧:

  • 弯道速度: 主动悬架系统将横向载荷推到了管理机构担忧的水平;
  • 成本权衡: 液压硬件、传感器阵列和控制软件对于规模较小的团队来说难以企及,这加剧了竞争差距;
  • 可靠性和驾驶员控制: 如果系统出现故障,赛车可能会变得难以预测,国际汽联希望车手重新成为比赛的核心。

1994年的禁令终结了F1主动悬挂时代的巅峰。根据新的被动悬挂规则打造的威廉姆斯FW16赛车,除了计算机的复杂性之外,在其他所有方面都让车手们感觉像是倒退了一步。赛季初期的大部分争议都围绕着各车队是否仍在暗中使用电子辅助系统展开。

今天主动悬架

自那以后,一级方程式赛车一直将主动悬架排除在规则之外。目前的赛车使用传统的弹簧、扭杆和液压第三元件,这些部件之所以合法,是因为它们并非由车手控制或具有预测性。虽然曾有讨论重新引入有限形式的主动悬架以帮助地面效应赛车解决“海豚跳”问题,但截至2026年的新规,这项技术仍然被禁止。与此同时,公路汽车已经继承了许多相关理念:现代豪华车上的自适应空气悬架和预测阻尼系统,都直接源于莲花和威廉姆斯车队在1世纪1990年代初所做的工作。

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关于主动悬架的常见问题

哪支车队率先在F1赛车中采用了主动悬挂系统?

莲花车队在 1983 年的巴西大奖赛和长滩大奖赛上推出了莲花 92 赛车,率先采用了主动悬挂系统。该系统较为脆弱,不受车手欢迎,威廉姆斯车队又花了十年时间才将这一概念转化为一套能够赢得比赛的方案。

哪种主动悬架系统最成功? F1 汽车?

1992 年的威廉姆斯 FW14B 被认为是主动悬挂系统的巅峰之作。 F1 这辆车。奈杰尔·曼塞尔驾驶它赢得了车手总冠军,而它的改进型 FW15C 在 1993 年又为阿兰·普罗斯特赢得了另一个冠军头衔。

为什么主动停赛被禁止?

国际汽联出于成本、安全和驾驶辅助方面的考虑,在1994赛季禁止了主动悬挂系统。不断提高的弯道速度、财力雄厚的车队和小车队之间日益扩大的竞争差距,以及如果该系统出现故障可能导致的不可预测行为,是促成这一决定的三大主要因素。

现代一级方程式赛车允许使用主动悬挂系统吗?

不。主动悬架自1994年起就被禁止,现行的2026年法规仍然禁止使用。被动弹簧、减震器和液压第三元件是允许的,但任何驾驶员控制或预测性的系统都是非法的。

反应式悬浮和完全主动式悬浮有什么区别?

被动式系统在车轮和底盘位置发生变化后才做出响应,而主动式系统则利用传感器数据和模型预先设定执行器力,在变化发生之前就进行调整。威廉姆斯FW14B赛车采用的是主动式系统,而最初的莲花92赛车则更接近被动式设置。

如今的公路车辆都采用主动悬架系统吗?

是的。许多现代高端公路车都采用自适应或预测性悬架系统,其工程技术可以追溯到20世纪90年代初的F1赛车。现代空气悬架和磁流变悬架系统能够根据路面状况、驾驶模式和摄像头扫描的路面数据实时调节阻尼。

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