车手赛车座舱

审视现代F1赛车的“固若金汤”

今天F1上海站的正式比赛日，我们已经惊喜地看到之前遭遇严重撞车事故的阿隆索经过一站比赛的恢复，又顺利回到了...

今天F1上海站的正式比赛日，我们已经惊喜地看到之前遭遇严重撞车事故的阿隆索经过一站比赛的恢复，又顺利回到了赛场上。阿隆索说这是他生涯最严重的一次撞车，而且可能没有之一。在如此严峻的环境下没有像大家担心的那样被急救直升机接走，而是自己迅速从赛车里爬了出来，没有让他看直播的妈妈担心。除了满满正能量，我们更关心的现今的赛车运动究竟有多安全？

网上有张好玩的图片是这样写的：在300km/h的碰撞后，车手只用5秒钟就能自己爬出赛车站起来；而在一些别的运动中，仅仅是两个人的碰撞就……哈哈貌似有位球星躺枪了，玩笑也就此打住，我们来从F1入手，聊聊赛车运动中对车手的保护机制。

● 从高强度转为吸能结构

从理念来看，赛车车身几十年来的安全性设计已经经历过一次革命。最开始，设计者力求让车身坚硬、抗撞，不论如何都不变形。不过这样无异于把车手放置于坚硬的“仓鼠球”里，撞击力道一点没有减小，赛车看似没有碍，车手没准内伤无数。现今的赛车结构已经变成可塌缩的吸能结构，依靠车身结构受力塌缩吸收能量来减少车手的损伤。

当然这种结构不是随意设计信手拈来，需要经过无数次的测试和验证。在这里最让工程师绞尽脑汁的部件之一要数前鼻锥。这个同时担任空气动力学和碰撞吸能主要担当的零件既要符合碰撞测试的要求，还要降低无谓的风阻，同时还得符合越发严格的FIA赛事规则。不论是我们看到的“虎牙”鼻锥还是某些造型颇为“性感”的设计，都是在这三者之间妥协的结果。说到碰撞测试，可不是做做样子而已，这是所有新车身结构应用到赛事之前的必备考核，力求对车手安全的最大保障。

● 不让车轮飞走

如果你已经关注F1许多年，一定听说过早年间车轮飞出去伤人，或者悬架结构飞出去造成什么破坏的事情。为了杜绝这类事情的发生，FIA自从2001年开始强制F1赛车使用特质的拉绳来做车轮和悬架系统的保险绳。在碰撞意外发生时悬架发生断裂，不会再有什么东西像以前一样飞出去，而是被拉绳拽着在一定范围内晃动。

这个安全设备在2011年得到完善，拉住每个车轮的安全绳从一根升级到两根，安全性再次得到提升。也许说能承受最大1.7万焦耳动能有些抽象，更容易理解的说法是，只要车轮飞离车身的速度低于150km/h，安全绳都能保证将其拉住。据说在2017年，这项标准还会继续提高约30%。

● 被动安全的核心：座舱结构

座舱结构是现今F1被动安全的核心技术，目前普遍使用的碳纤维复合单体式座舱最早是迈凯伦——恰好是本次救了阿隆索一命赛车的车队早在1981年最先应用的。这种复合材料组成的结构拥有更好的强度、更轻量化，同时还可以做成更复杂的结构，目前已经逐渐取代金属材料，用于包括F1在内的许多赛车的座舱，比如DTM、勒芒等。

在F1有限的座舱空间内，座舱的开口长度被严格限制在850mm，以便要求各车队都使用相同规格的设计，达到“方程式”的平等规则，同时还能保证车手在发生意外时能快速离开赛车，保障自身安全。车手腿部位置的限制也很有讲究。早在1988年，在几次导致腿部严重受伤的事故后，汽联规定车手的脚部位置不得超过前轮的中轴线，导致了坐姿的一次革命。在那次革命中，车手的脚部放置位置被升起来，高于臀部位置，形成了今天半躺式坐姿的样式。

● 头颈部保护：著名的HANS系统

HANS系统是普遍应用于各种赛车运动的保护系统，我们习惯叫它“汉斯”是来源于音译，它的全称应该叫做头颈部保护系统。在赛车遭受来自各种方向，尤其是前部的撞击时，身体的惯性晃动会像一根柔软的鞭子一样甩动，最终将动能蓄积到“鞭子”的尖端——也就是车手的头部。这种运动产生的强大离心力和惯性会让车手头部快速甩向前方，对颈部组织包括颈椎等造成致命损伤。

为了避免这种惨剧发生，HANS系统使用两根束带固定在头盔中后部，束带另一端和头盔后面的HANS主体连接。根据不同设计理念，主体结构有的使用安全带约束勒紧，有的用类似“背背佳”的结构固定在车手上半身，总之就是依靠约束头盔的向前运动幅度，使头部动能的承载从颈部转移到安全带上，防止鞭状损伤的产生，同时也能防止头部向前甩动撞伤。

● 座舱侧向保护：边厢支柱

在侧面防护方面，为此做出间接贡献的是现今活跃在WRC赛场的前F1车手库比卡（这个运气不佳的车手总让人容易把他名字的前两个字打错），在他2007年车祸导致重伤后，汽联开始着眼于座舱的侧向碰撞防护。设计理念从刚一开始就趋向于现今使用的边厢支柱结构，这个结构最早是马鲁西亚车队提出，并由红牛车队进行了后续完善。现今F1边厢中的翼型支柱遵循的是2014年最终完善的规则标准。

在房车赛中，赛车总会安装有防滚架来保证在翻车时车手的头部空间安全。对于开放式座舱的方程式赛车来说，防滚结构也同样是必需品。在F1上，和单体式座舱一体的防滚架结构也是由碳纤维复合材料制成，主要结构是头顶和进气风箱一体的防滚架和方向盘位置之前的一个小型凸起结构。这两个凸起保证了在翻车发生时，车手的头部永远不会和地面发生接触。

● 研发中的“人字拖”保护罩

那如果碰撞来自正前方怎么办？就好像2015年日本站比安奇的惨案一样。老实说这目前暂时还是F1安全装备的一个软肋。当低矮的F1赛车高速撞向一个相对较高，下方还有空间的障碍物——比如铲车时，鼻锥像楔子一样插进障碍物下方的空隙，车手头部就成了承受撞击的主要部位。对此汽联、车队乃至专业研发机构都在讨论一种结构的可行性，这就是封闭式座舱。

在科幻片和动画片中，无数次出现过类似战斗机的封闭式赛车座舱，但这种座舱在实际应用中并没有那么简单。原来经过测试，在出现撞击的时候，封闭座舱的结构破裂产生的碎片对车手会产生二次损伤，另外这些碎片还可能在撞击中高速飞出，对周围的观众、裁判或其他车手造成危险。就在这时候，梅赛德斯车队将一种非常喜感但又充满可行性的结构抛了出来，这就是后来大家都在热议的“人字拖”结构。

天知道是不是从拖鞋上找到的灵感，但这个结构太像“人字拖”了。好吧，它有一个自己的官方名字，叫“Halo”。在模拟碰撞试验中，Halo结构表现出惊人的安全性提升，对于来自迎面的撞击有很可观的抵抗能力。虽然有些车手抱怨它可能会干扰一些视线，但总比绝望地看着一个迎面飞来的轮胎在视野中迅速变大更好。防撞结构的细则还在研讨当中，有消息说有望在2017年正式用于F1赛事。

“固若金汤”，这是在审视现代F1赛车的主动安全性后我的感受。如果这些安全系统能早一些被研发出来，也许比安奇还能现身2016赛季，也许尼基·劳达不用忍受烧伤的痛苦，也许车神塞纳现在还和我们在一起。所以，阿隆索是幸运的，他在这次的事故的全身而退，让我们对现代赛车的安全性有了更多的信心。赛车首先要安全，车手才有机会不断挑战极限。