速度、激情与青春 | F1究竟是怎样的运动？

赛车运动在中国绝大多数人一杯子没机会接触得到，爱好者与观众的比例也在众体育运动中排名靠后。事实上F1、世界杯与奥运会并称世界三大体育赛事，它的魅力巨大，但是和传统竞技体育不同，需要较高的知识准入门槛。

在上海国际赛车场还没有投入使用时我就已经开始看F1的转播与比赛，那时是2003年刚上初二。神奇的是在上海地区负责转播F1赛事的是纪实频道而非体育频道，解说员是我非常喜欢的李兵与北极虾。但由于版权问题，当时纪实频道会有一些场次的比赛不播，只能看CCAV 5，CCAV 5解说F1的水准极其糟糕，好比大学里新开了一门电子商务课程院方发现找不到好的老师授课只能临时从政治组里拉一个教授来讲课，当时我们许多人看CCAV 5转播F1都将电视调为静音。

一晃十年过去了，F1车坛已经和从前发生了巨大的格局变化，而在中国依旧有许多人不了解赛车运动，借此写篇Blog，做一点基本的知识普及，为这样优秀的体育赛事尽绵薄的宣传之力。

什么是一级方程式？

Formula One(F1)最初被称为一级方程式其实是蹩脚的直译，但由于习惯被保留了下来。这里的Formula指代的是赛事规则，One代表顶级。F1意思是在国际汽联(FIA)指定赛车制造规则下的顶级赛车运动。

F1的一个赛季一般从每年的3月开始，11月结束。在一个F1赛季中，车队与车手会去到近20个国家的近20条不同的赛道进行比赛，每个国家的F1赛事称为Grand Prix(大奖赛)，中国大奖赛就是Chinese Grand Prix，Grand Prix来源于法语Great Prizes。事实上F1的前身就是一项名为Grand Prix的欧洲赛车比赛，发源于20世纪30年代，到了1950年，第一场真正的F1比赛在英国的银石赛道开展。

在目前F1运动中，一共有11支车队，每支车队配有两名正赛车手，共22名车手参加每个地方的大奖赛。F1是世界上最昂贵的体育运动，没有之一，每年的赛事总开销在数十亿美元，该运动其成功商业化的功劳很大程度要归结于现F1赛事掌门人伯尼。下图是F1运动大致的商业模式，箭头代表着一方向另一方支付费用。巨大的产业链创造了无数创业机会与职业。

车手

1.F1车手能不能被认为是运动员？

与大多数体育赛事不同，F1车手不用跑不用跳，只要坐在车里踩踩油门刹车和转转方向盘即可。这些动作在大多数人眼中轻松无比，所以曾经有人质疑F1赛车手究竟能不能算运动员，身体素质是否需要像篮球、足球以及橄榄球运动员那么好。以下就罗列一些恐怖的数据来证明如果F1车手不能算运动员，那么基本上在所有的职业中，只有战斗机飞行员与宇航员能算运动员了。

我们知道在地球上标准重力(g)加速度约为9.8m/s2。普通人在正常状态下自身重力与地面支撑的力持平，在加速度出现变化时，例如乘坐高速电梯。人会开始出现超重与失重的现象。而F1中的G力单位，就是用来形容车手在指定状态下承受的超重的力值。在F1赛道中，许多弯往往能够达到4个G的G力，个别甚至能够达到5个G，意味着车手需要承受自身5倍重力的超重状态。

5个G是什么样的概念呢？当你以60km/h的速度过30度的弯时，受到的力大约为1个G，这时你已经有自己要被甩飞出去的感觉了。未经受过训练的普通人承受3个G这样级别的超重时，身体中的血液会大量向下肢流入导致脑部供血不足出现失明的状况，到5个G直接失去知觉。在F1转播时，以第一人称视角直播车辆的画面中有时会加上G力传感器的示意图，在此视频中你可以看到车手会一直处于中度超重以及严重超重的状态下行驶过弯。

一场F1比赛一般在一个半小时左右，车手在这段时间内会不间断的重复做油门、刹车与打方向盘的动作，并且无时无刻不在对抗G力。这导致F1赛车手在比赛与平时训练每天需要喝8升左右的水，赛车内部也有饮水装置，一旦该装置出现故障，车手很快就会在赛道上脱水。

战斗机飞行员以及宇航员的身体素质是要能够承受8个G，这不是一般运动员能想象的数字，更不用说一般人。不过，他们能够穿抗压服，而F1车手则不行。

2. 超级驾照与付费车手

F1赛车手的驾照极其珍贵，是由FIA签发的Super License，俗称S级驾照或超级驾照，全球持有该级别驾照的人数为三位数。FIA基本只向比F1低一个级别的赛车项目中的名列前茅的车手签发S级驾照，而这些天赋迥异的车手即使拿到S级驾照要正式成为F1正赛车手也需要经过极其激烈的竞争，于是有了付费车手这样的概念。

付费车手的意思是你替车队开车比赛不仅不拿工资还需要你向车队支付费用，好比创业团队中有合伙人既出钱投资又出技术干活。所有能够持有Super License的车手都不是省油的灯，但是F1一共就只有22位正赛车手，激烈的角逐导致了在一些需要更多财力支持的中小车队中会雇佣付费车手的现状。

3. 车手安全措施

在如此高速激烈的运动比赛中，难免会发生惨剧。F1历史上出现过多次严重的事故致使车手重伤甚至死亡，赛事组委会也一次又一次地提高安全规则标准，在车手的这一节我先来讲一下车手相关的安全保护措施，之后的赛车一节中会继续讲关于赛车的安全防护措施。

首先要讨论的就是赛车服，赛车服给人的第一印象是布满了赞助厂商的Logo，但事实上如此绚丽夺目的比赛制服的设计经过了血和泪的教训才发展到了今天的高度。在FIA的标准中，赛车服与手套的缝线以及广告条都必须严格遵守安全规范，保证车手能够在700度的高温大火中有12秒的时间能够毫发无损。除此之外，赛车服的肩膀处有两个把手，能够在发生紧急情况时利用把手将车手与座位一起拉出。

正如前面所说，F1赛事中车手会流失大量水分，赛车服能够很好的吸收水分并且保证其透气性。赛车服与赛车专用手套其实都不厚，维持着着轻便的设计，但是在拉链这样的关键位置会进行精良的改进。

此外，F1中采用了六点式安全带来将车手牢牢固定在能够以250km/h的速度过弯的F1赛车中，如下图：

安全带以及其相关组件使用的都是军用以及航天材料，能够承受1500公斤的冲击力不断。

最后则是最为关键的头盔，F1赛车手的头盔需要负责非常多重要的任务，FIA也制定了严格的标准来审核能够上赛场的头盔质量。每款头盔从基本的防火防弹到空气循环到车队通讯都必须要设计好，单个头盔的造价一般在12000欧元，折合人民币约12万至13万，舒马赫等大牌车手的头盔造价会更高。下图为舒马赫在法拉利效力时期的头盔：

在2003年，F1引入了Volvo汽车公司发明的头颈部保护系统(HANS, Head And Neck Support)，旨在强化保护车手颈部在高速碰撞下的冲击保护，原理图如下：

赛车

法拉利车队2014年新款F1赛车F14-T，车手为阿隆索与莱库宁，两位都曾获得F1世界冠军

1.动力

F1是速度最快的车吗？不但不是，而且FIA一直在添加五花八门的规则来限制F1赛车的速度。这是非常有趣的现象，一个以速度为竞技标准的体育运动，制定了各种规则来限制速度。这是因为速度快大家其实都做得到，但是F1不仅比的是直线速度，更有过弯能力以及安全因素需要综合考虑。1994年传奇F1车手塞纳因赛车事故当场死在了赛道上，车坛无不为之震惊。FIA在过去的20年里吸取各种血和泪的教训，制定规则让F1赛车的极限速度降低，各车队通过技术研发，在苛刻的规则下提高过弯速度与其他性能弥补损失，也带来了更安全的比赛。

近十年来(2006年起)F1的引擎规则是使用90°夹角的2.4升V8引擎，可提供接近1000匹马力的动力，转速可高达18000转，请注意这是在FIA限制下(不允许超过20000转)的规格。

雷诺V8引擎

F1采用电子离合变速箱，有7个变速档位、1个空挡与1个倒档，倒档在F1中几乎不会看到使用，在比赛中即使发生需要倒车的情况，车手也会通过自身的技术直接让赛车180度掉头，这样更节约时间。车手只需要踩油门及刹车即可，两者在切换时间隔不能超过0.5秒。换挡则是拨片式换挡，在如今许多高档豪华轿车甚至是中级车中都已经能够见到这样的技术。

在绝大多数赛道中，F1赛车在起步后达到100km/h左右的速度才会挂2档，百公里加速曾经在2秒之内，但由于各类新规则限制，现在回到了3.5秒左右的水平。在发夹弯这样角度极小的弯道中，F1赛车的过弯速度不会低于60km/h，而角度较大的高速弯则有过300km/h过弯的纪录。

从2014赛季开始，引擎规则再次发生重大变化，新的赛季规定每辆F1赛车将使用1.6升涡轮增压的V6引擎，这一巨大的变动给每支车队带来了新的严峻的挑战，对于车手而言，每辆车在一整个赛季只能使用5台引擎，也就是说如果驾驶风格激进如以前的佐藤琢磨(爆缸大师)，很快赛季就会报销，在保护好引擎的前提下如何获得更好的成绩，是F1车坛每支车队每位车手正在努力的方向。

就综合素质而言，世界上没有任何一款跑车与其他级别的赛车能够与F1相提并论，当然，这也是巨大的研发成本带来的。F1赛车中，一个尾翼的造价就能买一辆奔驰C级轿车，哦，说到尾翼，是时候说F1技术中最令人着迷的地方：空气动力学。

2. 空气动力学

普通民航飞机的起飞速度在300km/h左右，作为一辆赛车要在超过250km/h的速度下疾驶并且能够紧贴地面不飞起来，就需要空气动力学的帮助。

空气动力学是流体力学领域的一个分支，流体力学负责研究流体(液体与气体)的力学运动规律及应用，在20世纪初飞机被发明后，这门学科得到了巨大的发展，F1的赛车设计属于低速空气动力学领域。在这里我不会对其中的细节原理进行详细的阐述，只会介绍与之相关重要零部件。空气动力学是极其复杂的一门学科，也是各F1车队不惜重金主攻的领域，它直接主宰了F1赛车在赛道上的表现。

要让F1赛车紧贴地面，必须有一个从上向下的力来压住赛车，我们称为下压力(Downforce)。F1赛车的前鼻翼、上层尾翼与下层尾翼分别承担了提供前后下压力的工作。

F1赛车中每块核心零部件都有严格的规格限制

尾翼在F1这五年的发展发生了较大的变化，感觉比从前的F1赛车丑了不少。

根据不同赛道的情况，车队会在每场Grand Prix前调节前后翼的角度来达到理想的下压力数值，如果下压力过多，会对赛车带来不必要的阻力，如果下压力过小，赛车在过弯时将会不稳定。

注意观察以上两图迈凯轮F1赛车的上层尾翼角度的不同，猜测哪幅图中的赛车调教适用于高速赛道？

除了前鼻翼与上下层尾翼之外，F1赛车的截翼的形状正好与飞机颠倒(前者下压，后者上升)，扩散器的设计每支车队也是大不相同。还有许多零件的设计影响着整辆车的空气动力，这里不一一赘述。这里有一篇文章非常详尽地说明了诸多细节，值得一读。

在一般情况下，一辆以300km/h速度行驶的F1赛车产生的下压力约为1000kg，如果刻意调教并且有足够大的天花板，理论上F1赛车能够贴着天花板完全倒过来开而不掉下来。如此复杂的空气动力系统，如何进行测试呢？答案是风洞(Wind Tunnel)。

法拉利总部风洞实验室

风洞的作用简单来说就是人工模拟各级别风速及风向状态下对实验物体产生的影响，主要用于航天，超级跑车、赛车制造与摩天大楼建筑等领域。对于F1车队来说，风洞能够精确的模拟赛车在指定速度下赛车空气动力学设计对赛车各方面受力影响，从而进行赛车设计的进一步优化。

3. 轮胎

F1赛车各零部件的设计都是为了更好的赛道表现而生，能准确将马力与空气动力学设计转换为速度传达出来的只有一个零件，那就是唯一与地面接触的轮胎。

F1赛车的轮胎在2007年之前有两家供应商，分别为米其林(Michelin)与普利司通(Bridgestone)，米其林由于与FIA各方面因素的冲突和重大矛盾导致退出F1游戏。FIA则决定从2007年开始每个赛季只有一家轮胎供应商，如今的轮胎供应商为倍耐力(Pirelli)。

目前F1比赛专用轮胎共分为六种，如下图：

从左至右分别为：中性胎、全雨胎、超软胎、软胎、中硬度胎以及硬胎

中性胎与全雨胎在下雨时使用，根据雨量多少来进行选择，可以看到这两款轮胎有排水用的花纹，后四种则是用于干地，根据赛道的特种以及比赛的状态选择不同软硬程度的轮胎，轮胎越软，抓地力越强，但不耐磨，轮胎越硬，抓地力越差，但是越耐磨。

每场比赛车队只能从六套轮胎中选择两套进行使用和更换，所以车队需要评估比赛可能出现的战术与依赖精准的天气预报，来选择使用什么样的轮胎。

F1轮胎的最佳工作温度接近100摄氏度，这时轮胎的抓地力等各方面表现最为良好。在赛车未出站之前，车队会使用轮胎加热毯包住轮胎，来让轮胎有一定的初始温度，每次正赛的第一圈为暖胎圈，观众会看到车手将赛车七歪八扭的开来开去，目的是为了尽可能多的摩擦轮胎提升胎温。

先将轮胎用轮胎保温毯包住，在快开始比赛时再解开

越硬的轮胎升温降温就越困难，越软的轮胎升温降温就越容易，所以新的轮胎更换到赛车上时，不一定会比赛道上已经跑上10圈的旧胎快。