
轮胎在F1比赛中是至关重要的一个部件,它不仅是赛车与赛道的唯一接触点,而且对比赛策略也有不可忽视的影响。因此,管理轮胎磨损对车手来说是比赛的关键之一,他们对轮胎磨损的原理有深刻的理解。
F1的轮胎磨损很快,这是因为在比赛中轮胎会一直在高温下工作,然后迅速退化,车手以此尽可能多地榨取轮胎的抓地力。
轮胎的磨损速度有很多影响因素,而车手对此的控制程度也因情况而异。下面,我们将更详细地了解 F1轮胎的寿命,以及它的影响因素。
【资料图】
F1轮胎能用多久?
F1轮胎的平均续航时间为 10-50 圈,具体取决于赛道条件。较软的轮胎材质、粗糙的赛道表面、高温和激进的驾驶风格都会使轮胎磨损更快。
雨胎或半雨胎在某些情况下可以持续整场比赛,但它们只用于下雨或湿地的赛道条件下,通常可以持续 50 圈以上,而干燥的赛道可以在几圈内将两种湿地胎磨完。
轮胎胶料的影响
轮胎的成分和类型是影响轮胎寿命的因素之一。倍耐力目前提供五种不同的干地胎(C1-C5,C1最硬,C5最软)和两种湿胎(雨胎和半雨胎)。干地胎根据轮胎的成分分为软胎、硬胎和中性胎。
每场比赛都会选择 3 个 C1-C5 轮胎来填补这些位置,其中会考虑很多因素来决定轮胎对赛道的适应性。例如,像银石赛道这样具有许多高速弯的赛道,通常会使用最坚硬的胶料。在这种情况下,软胎、中性胎和硬胎将分别为 C1、C2 和 C3。
而像蒙特卡洛这样的赛道,通常会选择最柔软的胶料,即 C3、C4 和 C5 轮胎,摩纳哥赛道对轮胎的要求较低,因此较软的轮胎可以在抓地力和轮胎寿命之间提供足够的平衡。
比较最长的比赛时间有助于了解轮胎在不同情况下的使用寿命。让我们考虑一下这两场比赛中每种轮胎类型的最长停留时间。(由于上个赛季的摩纳哥大奖赛是下雨的特殊情况,不便于清晰展示各因素的影响,所以这里采取2021赛季的数据)
我们把注意力放在适用性最广的中性胎的数据上,即英国的 C2 和摩纳哥的 C4。在摩纳哥,中性胎比英国软了两档,分别是C2与C4,但C4的使用寿命是C2的1.5倍。摩纳哥的硬胎也比英国软了两挡,但寿命几乎是银石的2倍。
值得一提的是,从数据来看,硬石大奖赛中软胎的最长使用圈数只有6圈,这显然不是轮胎本身的续航能力,这说明有时软胎在比赛条件下不受策略欢迎。相比之下,摩纳哥使用的软胎是 C5,19 名车手中有 15 人使用了 C5。因此,轮胎磨损明显因赛道而异。
其他需要考虑的因素
车手的驾驶偏好、进站策略以及安全车和红旗的出现也会影响每种轮胎的使用时间。在2021 年英国大奖赛上,出了一面红旗。但是,它发生在第一圈,因此对车手的轮胎选择影响很小,许多人只是用新的同种轮胎替换他们用过的那套。
显然,最软的轮胎提供最大的抓地力, 但它们的磨损速度也最快,这意味着当车手磨损过多时,他们需要进站换一套轮胎。许多比赛看到车手尝试一停策略,这意味着他们通过选择更硬的轮胎来牺牲抓地力,但以更少的进站时间损失的形式获得回报。
这也是轮胎磨损对于比赛策略如此重要的原因。轮胎管理和失去抓地力通常比在维修区失去 20 多秒更有利。选择正确的轮胎策略通常是现代 F1 赢得比赛的关键。
上文我们已经粗略地讨论了轮胎软硬与赛道特性对其磨损的影响,接下来让我们再讨论一些其他的因素。
赛车调校
赛车的参数设置也会影响轮胎磨损。比如前后翼的调整来这使赛车处于高下压力或低下压力下。高下压力意味着赛车通过弯道的速度更快,在直道上速度更慢,低下压力设置则相反。高下压力设置会对轮胎施加更大的力,所以轮胎会比低下压力设置下磨损得更快。
天气条件
天气条件显然会影响驾驶员使用湿胎还是干胎,但就轮胎的使用寿命而言,温度也起着重要作用。让我们先分析湿地的情况,需要使用雨胎和半雨胎,因为它们有表面的纹路,可以排走接触面的雨水,从而使赛车保持与赛道表面的接触。潮湿的赛道表面可以最大限度地减少轮胎磨损,在某些情况下,雨胎或半雨胎可以支撑一整场比赛。然而,有很多情况是比赛开始时下雨,当比赛进行至中段时雨停,之后赛道开始干燥,随着赛道变得干燥,磨损也会增大,这时半雨胎的作用便体现了,因为此时的赛道条件对于干胎来说太湿,对全雨胎来说太干。半雨胎仍然有胎面来分散一些水并提供抓地力,但不如完整的湿轮胎那么多。胎面上的导水纹路会牺牲宝贵的表面积,这些表面积通过与赛道表面的接触为轮胎提供抓地力。半雨胎在表面积和排水量之间取得平衡,这意味着它们会比全雨胎磨损得更快,并且磨损会随着赛道变干而越发严重。
过热是湿胎和干胎的一个关键问题,在半干半湿的赛道上,中性胎、软胎,半雨胎、雨胎会很快过热到无法使用的程度。所以使用湿胎或中胎的车手常常会从干燥的赛车线上转向水坑中以冷却轮胎,从而延长轮胎的寿命。而硬胎相较于上述几种轮胎更加耐热,所以在温度非常高的炎热天气中车手可能会选择较硬的轮胎。
由于正赛通常设在下午,会有一个随时间推赛道降温的过程,轮胎对温度的变化十分敏感,其磨损有可能会开始迅速增加或减少,这时车队就会改变原先的策略。
赛道布局
F1 赛道的布局是轮胎管理要考虑的关键组成部分。如果一条赛道有很多高速弯道,那么车手在高速行驶的同时还要花很多时间在转弯。这给轮胎带来了很大的压力,因为他们会同时前进和转向。轮胎在低速时不会磨损得那么快,所以如果有更多的慢弯(如发夹弯),轮胎往往不会磨损得那么快。直道的磨损也相对较低,尽管这时的行驶速度比弯道快得多,而重刹和加速进出直道会导致磨损。而在高速弯和重刹区中,赛车利用轮胎产生的摩擦力作为抓地力。摩擦力通常是一种制动力,帮助车手在制动时停止,并避免在转弯时偏离轨道。然而,摩擦会带来热量,当汽车减速或转弯时,能量通过轮胎传递,使轮胎变热,导致橡胶磨损得更快,最终导致轮胎表面上没有足够的胶体为驾驶员提供抓地力。
可以得出,热的轮胎能提供更多的抓地力,但是当它们太热时,其会变得更具延展性,这意味着它们在受力后会变形,于是赛车会开始打滑,车手也可能会遇到转向过度和转向不足的情况。而过多的滑动会导致更多的磨损,并使抓地力下降。
赛道状况也是一个重要的因素。粗糙的路面比光滑的路面更容易让轮胎磨损。但粗糙的路面提供的摩擦力更大,这样就会有更多的抓地力,因此这可以使较硬的轮胎表现接近较软的轮胎,这仅仅是因为赛道表面本身提供了额外的抓地力。
温度
每种轮胎在温度和压力方面都有最佳工作窗口。在这些范围内,轮胎才能提供最佳抓地力于磨损程度。较硬的轮胎比较软的轮胎具有更高的最佳工作温度。下图是2021年的数据。
这意味着车手会在整个比赛过程中尝试将轮胎温度保持在这些范围内。车队会分析数据,在需要时让车手注意胎温,或调整驾驶方式。比如在它们过热时,车队会让车手驶入湿路段降温,或者调整过弯线路,像我们常说的卡丁车线,以尽量减少过热。
同样的,为了将轮胎保持在这个理想的窗口内,我们也会经常看到他们在出场圈和安全车后面左右穿梭,来给轮胎加热。
使用暖胎毯也是同样的目的,它可以在赛车静止时将轮胎保持在理想的温度范围内。
胎压
压力对轮胎的磨损也起到了很大的影响。较低的胎压意味着更多的轮胎与赛道表面接触,提供了更多的抓地力。然而,这意味着轮胎形变程度上升,相对薄弱的侧壁承受了更大的压力,这可能导致爆胎。这就是F1有强制最低压力的原因,迫使车队保持在倍耐力认为的最低安全压力之上,这使得轮胎故障的可能性减小。车队会尽可能接近这个最低压力,通常保持在 20-22 psi 左右,前胎低于后胎。对于车手来说。管理轮胎时要注意压力与温度成正比。
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