在最近热映的新片《F1:狂飙飞车》中,61 岁的布拉德·皮特贡献了令人惊叹的演技。为了完美演绎 F1 赛车手,他甚至能完成“脖子俯卧撑”这种用颈部肌肉支撑全身的高难度动作。这种少见的锻炼方式,其实是 F1 赛车手日常训练的缩影。
电影中,赛车手不仅平时需要锻炼脖颈,在赛道上高速过弯时也会肌肉紧绷、紧咬牙关对抗无形的压力。这些画面不免让人好奇,为什么 F1 赛车手的脖颈格外粗壮?而在挑战人类极限之外,F1 赛车又藏着哪些超越普通汽车的尖端科技?
强大的脖颈力量,
挑战人类生理极限
《F1:狂飙飞车》展现了许多赛车手的训练和比赛日常。比如,由于座舱内的极度高温以及厚重赛车服导致的脱水,赛车手在比赛后需要通过冰浴来恢复体能;另外,赛车手还需要具备异于常人的反应速度和专注能力,布拉德·皮特饰演的桑尼·海耶斯就会日常进行“两手同时抛接球”的练习。
而 F1 赛车手最引人注目的特质之一,就是他们明显粗于常人的脖颈。
数据显示,男性的平均颈围为 15 英寸,而 F1 赛车手的颈围能达到 17-18 英寸[1],这是他们长期训练的结果。七次夺得 F1 冠军的顶级赛车手刘易斯·汉密尔顿[2],在 2007 年刚进入赛场时颈围仅 14 英寸,经过多年的训练已经增长到现在的 18 英寸[1]。
日常训练中,赛车手会用多种方式增强颈部力量,例如:用颈部做平板支撑或俯卧撑、在颈部悬挂重物、用头盔和弹力绳向各个方向牵引[1]……电影中,无论是老将桑尼·海耶斯还是年轻赛车手乔舒亚·皮尔斯,都花了许多精力在脖颈训练上,而这些锻炼方式也在社交媒体上引发了不少观众的“复刻”热情。
区别于我们平时玩的模拟游戏,专业赛车手坐在模拟驾驶舱内,头部还需要佩戴阻力装置(如气动牵引设备),颈部保持静止对抗外力 / 图虫创意
赛车手锻炼颈部的目的是为了应对比赛中的极端挑战,其中最主要的是 G 力的冲击。
G 力用来表示赛车手在在转弯、刹车或加速时受到的力的大小,通常以重力的倍数值表示[3]。赛车高速过弯时,车手承受的 G 力可能达到正常体重的 5 倍——也就是一个体重 70 公斤的车手会感受到 350 公斤的力,仿佛有一架三角钢琴压在身上[4]。
在比赛中,赛车手想要正常注视前方、保持驾驶稳定,就需要在任何情况下都保持头部位置相对不变[5]。因此,他们必须通过强健的颈部肌肉来对抗极限情况下的 G 力。同时,颈部也可以充当减震器,保护车手的脊柱和颅骨免受碰撞伤害[6]。
也就是说,如果没有足够的颈部力量,赛车手很可能会在过弯时头部受力偏移,导致视线脱离赛道,甚至造成颈椎的碰撞损伤。
F1 赛道的弯道是区分车手能力、赛车性能的核心场景,每一处弯道的设计(曲率、坡度、组合方式)都直接影响比赛策略与驾驶极限 / 图虫创意
另外,脖颈肌肉还要负责承受头盔的额外重量,以及被 G 力放大的受力影响。
为了保护赛车手的安全,国际汽联(FIA)对头盔的重量和安全性有严格的规定。F1 赛车手的头盔通常重达 1.25-1.5 公斤[7][8],再加上头部本身的重量,其脖颈的支撑重量可能达到 6.5 公斤。这看似不重,但在 5 倍 G 力的作用下,头盔带来的负担会被放大,颈部实际承受的重量可能达到 30 公斤以上[9]。
在 90 分钟的高速赛道上,赛车手需要一直用脖颈对抗这个力量,并且在高温座舱内保持专注驾驶。想象一个人在健身时颈部始终承受着 30 公斤的拉力,这是常人难以承受的力量。
作为一项极限运动,F1 在各个方面都在不断挑战人类的边界。
最尖端的赛车科技,
帮助车手赛道超车
要想在 F1 比赛中取得胜利,人与车的“极限挑战”缺一不可。如果说强大的脖颈力量是在挑战车手的生理极限,那么 F1 赛车的尖端科技就是在挑战汽车的物理极限。
空气动力学是 F1 赛车最核心的研究技术之一,它的存在让赛车能在高速行驶时牢牢 “贴” 在地面上[10]。当汽车在高速飞驰甚至转弯时,普通汽车可能因抓地力和稳定性不足而失控,F1 赛车却能凭借复杂的空气动力学套件产生巨大的下压力[11]。
F1 赛车的前翼、尾翼、底板、扩散器、导流板等,都是为了控制气流、产生下压力。前翼能够分开气流,引导一部分气流绕开车身,一部分气流流向车底,配合复杂的底盘设计形成低压区,将赛车“吸”在地面上;尾翼则通过上下表面的气压差形成向下的压力[12]。一辆 F1 赛车在高速时产生的下压力甚至能达到自身重量的若干倍,理论上能让赛车在天花板上行驶[10]。
另一方面,由于直道超车相对困难,弯道对决成为 F1 比赛中最精彩的部分。而在过弯时,需要抵抗 G 力的不只是赛车手的脖颈,还有赛车本身。F1 赛车的横向加速度可能是普通高性能跑车和普通公路车的数倍[13],因此也需要依靠空气动力学系统,让赛车既不会在过弯时“飞出去”,还能保持超高的过弯速度。
通过精准设计的气流引导,空气动力学系统将赛车牢牢 “按” 在地面上,同时平衡抓地力与速度的关系 / 图虫创意
为了优化空气动力学部件,F1 车队需要花费 6000 万到一亿美元来建造专用风洞进行测试[14]。这也助力 F1 成为地球上最烧钱的一项运动赛事。
尽管空气动力学是 F1 的关键要素,但赛车要想冲到可以媲美高铁的速度,还是要靠强大的引擎系统。
引擎是 F1 赛车的心脏,直接影响其加速能力与极速上限。如今的 F1 赛车搭载混动引擎,由涡轮增压发动机、以及由能量回收系统驱动的电机组成,可以实现上千匹马力的输出[15]。F1 赛车从 0 加速到 60英里/小时(约96公里/小时)仅需不到 2.7 秒,最高速度可以达到 370 km/h以上[16]。
这套混动系统被称为“动力单元”,其精妙之处在于能量的高效利用。能量回收系统可以将刹车制动的动能和废气中的热能都转化为电能,从而提升动力输出,为赛车提供额外的动力。因此,F1 赛车的热效率可以达到 50% 以上,远超普通家用车 30% 左右的热效率[15]。
出于公平性、安全性和可持续发展等角度的考虑,国际汽联对于赛车引擎有多方面的限制。而这种 “开源节流” 的设计,可以让 F1 赛车在多重规则限制下,依然保持极致的速度表现。
除了“快”之外,“准”也是 F1 运动中的制胜法宝。
底盘操控是让赛车手与赛车达到 “人车合一” 的关键,好的操控可以确保车手的每一步微操都能精准无误地反馈在赛车上。
底盘调校是为了让轮胎、悬挂、空气动力学等多个部件协同工作,让赛车发挥出最佳性能。比如底盘离地间隙需要根据天气、路况、赛道条件进行微调,达到最大的稳定性[17];空气动力学方面,可以通过调整前翼角度、后翼高度等改变性能[18];悬挂系统可以通过调整硬度,让赛车在过弯时减少侧倾,颠簸时减少震动[19]……
在雨中或其他复杂天气中,赛车会出现能见度降低、失控打滑、连环碰撞等风险 / 图虫创意
赛车手要想在“毫秒必争”的 F1 比赛中取得胜利,车辆的转向、抓地、刹车等操控反馈需要极其准确。电影也展示了 F1 赛车的方向盘,上面集成了几十个按钮和旋钮。车手通过方向盘实现整体操控,在高速驾驶中精准控制能量回收、刹车平衡、尾翼角度等[20],抢先 0.1 秒的优势有时就能成为取胜的关键。
F1 是一项充满科技感的运动赛事,正是这些尖端科技的集合,帮助赛车手在赛道上突破极限,完成一次又一次令人惊叹的超车。
技术延伸,
赛道科技的公路化革命
F1 赛事的近百年历史,就是一部不断挑战人与车极限的进化史。
1950 年,第一届 F1 比赛举办时,赛车还只是简单的机械装置[21];进入 60 年代,莲花车队首次在赛车上加装尾翼,利用气流产生下压力,开启了 F1 的空气动力学时代[22];此后,莲花还首次将“地面效应”应用在 F1 赛车上,利用车底气流让赛车“吸附”在地面上,从此彻底改变了赛车的设计逻辑[23]。
F1 赛车的动力系统也经过了相当大的跨越发展,从最初的自然吸气引擎到涡轮增压,再到如今的混合动力,每一次技术跨越都让赛车的速度峰值和能量效率提升到新高度[24]。梅赛德斯、本田、法拉利和雷诺这四大主要动力供应商为多支 F1 车队提供动力支持[25],共同推动 F1 技术进步。
F1 的比赛是“人车合一”的较量,最先进的赛车也需要最顶级的赛车手来操控。随着科技的发展,赛车手的训练方式也变得更加科学。这在《F1:狂飙飞车》中,通过老一代车手桑尼·海耶斯和年轻赛车手乔舒亚·皮尔斯的训练对比进行了展现。新一代赛车手在体能训练时全身贴满了监测传感器,以精准记录并调整身体状态;他们还会通过 VR 模拟器实现在特定天气、赛道路况和赛车参数下的驾驶训练,比赛中也更依赖实时数据反馈并据此做出判断。
普通人也许很难经过专业训练成为一名 F1 车手,但随着 F1 科技不断 “下放” 到民用汽车领域,普通驾驶者也能享受到如 F1 一般的驾驶体验,比如加速时的“推背感”和过弯时的“操控感”等。同时,这些技术也让民用车有了更强的性能——这也是从 F1 车队到各个民用车企的创新目标。
空气动力学早已不再是 F1 的专属技术,而越来越多地应用在量产车上,只不过其主要目的从增大下压力变成了降低风阻和提升续航。莲花Eletre 和Emeya两款新车型通过“孔隙率(porosity)”设计,让空气在车辆内部和周围流动,既能降低风阻系数,又能为刹车和引擎散热[26]。莲花汽车还配备了开创性的主动式前格栅、后扩散器和后扰流板,以提升驾驶稳定性[27][28]。这与莲花创始人柯林·查普曼率先为 F1 赛车设计尾翼的理念一脉相承,都是为了让驾驶者感觉既轻盈又稳定,有如“贴地飞行”一般。
除了空气动力学,F1 的混动技术和能量回收系统也在公路车上广泛应用。今天的新能源汽车,不少都搭载了类似 F1 的动能回收系统,在刹车时将动能转化为电能储存,提升续航里程,特斯拉就是其中的典型代表[29]。而法拉利LaFerrari、保时捷 918、迈凯伦 P1 等混动超跑,也都沿用了 F1 的动能回收系统,以达到动力性能和能量效率的突破[30]。
从赛道到公路,F1 技术的下放不仅是科技的普及,更是对 “驾驶本质” 的回归。最终,科技的发展都是为了让人与车的配合更加默契,让速度与安全、激情与实用找到平衡。
无论是赛道上的高速过弯,还是公路上的日常驾驶,安全永远都是不可逾越的底线 / 图虫创意
《F1:狂飙飞车》的热映点燃了许多人内心的火焰,当桑尼·海耶斯最后极速飞驰在空旷的赛道上,观众也难抑内心的澎湃与激动。
但大部分人都不会成为赛车手,很难体验到 F1 这种肾上腺素飙升的运动,也很难感受“贴地飞行”的速度与激情。好在随着技术的发展,汽车早已不再是一个简单的代步工具,普通人的驾驶体验也在不断升级。
或许未来,我们还会看到更多 F1 技术走进日常生活,让每一次驾驶都成为对极限的致敬。
文本来源:浪潮工作室
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F1最新电影《狂飙飞车》揭示赛车手背后的科技训练奥秘,强调颈部力量和空气动力学。赛车手如何通过特殊锻炼增强脖颈肌肉,以及F1赛车如何利用空气动力学产生下压力,在高速过弯中保持稳定。此外,混合动力引擎系统也是提升速度与能效的关键。未来,F1技术或将进一步渗透到民用汽车市场,为驾驶体验带来全新革命。
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