Halo F1赛车上的神秘“人字拖”

　　F1（Formula 1，世界一级方程式汽车大奖赛的简称）是由国际汽车运动联合会（简称FIA）举办的最高等级的年度系列场地赛车比赛，它与奥运会、世界杯足球赛并称为“世界三大体育盛事”。

　　F1赛车锦标赛起源于1950年，因其风驰电掣般的急速、震耳欲聋的声浪，引人关注，每年的赛事转播收视率都超过600亿人次。自这项运动诞生至今，其赛车座舱都是裸露、开放的，即车手头部暴露在座舱外；然而，自今年2月以来，随着各车队相继推出2018款新车，人们惊奇地发现，今年的赛车与以往任何一个赛季都不大一样：新车座舱前被国际汽车运动联合会要求强制性地装上了一件黑色的“人字拖”，FIA官方予以美名—Halo（光环）。

　　危险的速度与激情

　　是什么原因促使FIA在2018赛季给每一辆F1赛车装上这样一个古怪的“人字拖”装置呢？

　　这得从F1本身说起。F1锦标赛是当今世界上竞技水平最高的赛车运动之一，可以说是科技、团队精神、运气、天时和车手技术的集合体。作为一种特制的单座赛车，F1赛车给人的印象是：硕大且暴露在车身外的轮胎，没有翼子板遮挡，座舱也裸露在外。F1赛车不能在普通道路上行驶，汽车厂的流水线也不生产它们，这些赛车是由各赛车公司或车厂的赛车运动部单独设计和制造的。一部优秀的F1赛车大约由2万个大小不等的部件组成。1.6升V6涡轮增压引擎可以提供超过700匹的马力，使一部质量为650千克的赛车从0到100千米/小时加速只需2秒，其最高时速都在350千米以上。

　　2005年，哥伦比亚车手J.蒙托亚驾驶迈凯伦赛车在意大利的蒙扎赛道开出了372千米/小时的极速。正因为这样的速度与激情，F1的每一站大奖赛都吸引了全球数亿车迷的关注。极高的关注度也让赛事主办方、转播方以及各车队和赞助商赚得盆满钵满。

　　然而，凡事有一利，也有一弊。F1极高的速度也给车手带来了极大的安全隐患，方程式赛车不同于其他赛事的最大特征是完全开放的座舱，车手的头部裸露在外。尽管头盔为车手提供了保护；但是，时不时因为高速碰撞带来的车手伤亡不可避免。譬如，1967年的摩纳哥大奖赛中，法拉利车手班蒂尼在领先的情况下与套圈赛车发生追尾致其死亡；1973年，泰利尔车队的塞维特在测试中意外身亡；1982年，加拿大著名车手吉尔斯·维伦纽夫在比利时的练习赛中由于弯道失控最终导致车毁人亡；最令人心碎的是，巴西车王埃尔顿·塞纳在伊莫拉赛道英年早逝……迄今为止，F1赛事已导致200多名车手和观众丧生。

　　安全方案叠出

　　安全问题成了悬在F1围场里的一柄“达摩克利斯之剑”。为此，在国际汽联的铁腕干预下，最近20多年来，各车队在提升赛车性能的同时，也在不断提高赛车的安全性。比如，采用硬壳式的车手座舱、使用了用于制造装甲车的12层高强度碳纤维加固车身，便于发生车祸时吸收一部分因碰撞产生的能量；加之，六点式安全带的研发，将运动员从肩膀到身体侧面都牢牢固定在座位上，避免了很多冲击力。

　　国际汽联觉得这一切安全措施都天衣无缝时，问题又来了。1995年，芬兰车手哈基宁在澳大利亚阿德莱德的赛道高速滑出。虽然他的头部没有受伤；但是，颈椎骨严重破裂，生命垂危。科研人员这才意识到，F1是开放式赛车，为了保护运动员在高速失控时不会因为位移而使身体受伤，六点安全带将车手身体死死固定在座椅上；这样做固然能防止车手的身体受到较大伤害，但是车手的头部和颈部没有任何固定措施，成为最脆弱的器官—在发生剧烈撞击时，车手的头部和颈部会随着速度的巨大变化而剧烈地前后移动。

　　美国密歇根大学教授罗伯托·胡博德曾测算过，赛车在发生碰撞的一刹那，由于速度剧烈改变，有可能在短时间内给车手头骨和颈椎造成相当于头部重量7、8倍的冲击力。因撞击过程造成的迅速前后位移，导致车手头部和颈部反复承受这样的压力，给车手的头盖骨和颈椎造成巨大伤害。

　　20世纪90年代末期，HANS（Head and Neck Suppor的缩写，意为头颈部支撑系统）的问世解决了这一危机。HANS系统是附着在座椅上的一个小型装置，随安全带固定在车手的肩部和胸部，头盔后方是一道小型隔板，将车手头盔和头部后方的车身隔离开来，隔板上左右各有一条能伸缩的缆带连接车手头盔。在发生剧烈碰撞时，这条细细的缆带会防止车手头部往复剧烈运动，以防给车手的头部和颈部—特别是头骨的底部造成伤害。头颈部支撑系统既能防止车手的脊椎向后拉伤，又能防止车手的头部前甩，撞上方向盘。

　　1999年，各车队在赛车顶端进气口上方装上了一个T字架。这个T字架除了能够帮助观众在比赛时区分各车队的1号和2号车手（F1的每个车队有2台车，颜色和涂装一样，人们只有通过T字架的颜色来对两车进行辨别—红色为1号车手，黄色为2号车手）外，还可以在赛车发生横向翻滚时确保车身不会压迫车手的头部。

　　然而，种种措施只能对车手胸部及以下部分进行保护，暴露在车身以外的头部仍处于高危状态。2009年的匈牙利大奖赛中，法拉利车手马萨被前车脱落的一根弹簧击中头部，即使有头盔的缓冲保护，剧烈的撞击还是导致这位法拉利“大将”休克昏迷；2014年，法国车手朱里思·比安奇在日本铃鹿赛道的7号弯撞上救援吊车，历经9个月的昏迷后不治而亡，年仅26岁；次年，英国车手威尔逊被其他赛车碰撞后的碎片击中头部，英年早逝……

　　一桩桩安全事故使得国际汽联的官员和各车队老板如坐针毡，严峻的安全形势将FIA掌控下的F1运动推向了舆论的风口浪尖—周末的大奖赛还要不要进行？面对各界的质疑，2014年12月，国际汽联主席让·托德召集现役11支车队的经理和技术总监在巴黎举行会议，就如何提高车手头部安全要求各车队献计献策，拿出切实有效的方案。

　　很快，迈凯伦车队设计出一个气流罩（AeroScreen）方案。此装置是一个全封闭系统，类似于战斗机座舱上的整流罩，将车手完全包裹在内。这显然提升了车手的安全感，然而马上有一些人提出反对—这个气流罩本身的质量接近20千克，对一部F1赛车来说太重了，而且若是车辆发生火灾，这个装置是不是有可能会延缓运动员的逃生时间？

　　就在FIA否决了AeroScreen方案不久，红牛车队的设计师阿德里安·纽维给出了一个半封闭的设计思路—Shield（护盾）系统，该系统是一个采用特殊多聚纤维制成的玻璃罩。护盾能够挡住一个20千克的轮胎以100千米/小时的速度撞击产生的冲击力，对预防威尔逊遭遇的碎片伤亡也很有效，而且不会影响车手进出赛车。不过，在后来的赛道测试中，车手们因为这个装置普遍感到眼晕，Shield系统也顺理成章地被各车队抛弃。

　　安全“光环”

　　2016年，国际汽联的技术官员在赛车上原先放置Shield的部位装上了一个“人字拖”。因为这个形象怪异的“人字拖”看起来像一个指环，所以F1围场的大佬们美其名曰“Halo”（光环的意思）。

　　Halo是由直径为50毫米的钛合金制成，三个支点分别被焊接在座舱的正前方和左右侧的后方，尽管Halo的质量只有Shield的1/3，不超过7千克，但是能够承受住116千牛的垂直、46千牛的侧向冲撞产生的压力，这也许就是钛合金最大的优势所在—超轻却耐撞。2017年1月，FIA官方进行测试时，将一个佩戴了头盔的模型人放置在Halo环内，随后推动一个20千克的倍耐力轮胎以225千米的时速撞上Halo环。结果，人们惊讶地发现，Halo环没有发生任何形变，模型人也保持完好。

　　2017赛季末，FIA将Halo系统推广至每一个车队，并进行为期数周的车载测试。试车的结果是，近半数的车队并不认同。迈凯伦车队的CEO扎克-布朗表示，Halo系统摆在车手正前方的那根T柱会影响他们的视线，并且在高速情况下干扰车身的侧风气流，导致车队要重新设计赛车的空气动力学系统。梅赛德斯车队经理托托·沃尔夫也表达了相同的观点：“没有什么比那个放在座舱上的‘拖鞋’更难看的了，如果给我一把锯子，我恨不得现在就把它锯掉！”

　　法拉利车手基米·莱科宁甚至表示，F1的座舱就应该保持传统，什么设备都不加，因为赛车本身就是一项危险的运动，如果担心风险就不应该参与到这项运动中来。

　　不过，更多的运动员和车队经理对Halo表示了欢迎。索伯车队总设计师泰勒表示：“F1第一次引入钛合金，我想这是一件积极的事，毕竟F1作为高科技的代名词就应该走在创新的前列，我们不应该瞻前顾后，畏首畏尾，大胆尝试未尝不好！”哈斯车队的老板斯泰纳甚至开玩笑说：“为什么要锯掉它（Halo）呢？你不觉得那个家伙就像比基尼的丁字裤吗，看上去那么的性感！”也有很多车手在历经8天的季前测试后表示，尽管刚开始的时候对Halo系统感觉不习惯，但适应一段时间就好了。这其中就包括卫冕冠军刘易斯·汉密尔顿：“如果它（Halo）既能保护车手的安全，也不会对驾驶产生影响，为什么不能用呢？除非我是一个傻瓜。”

　　不管各车队是什么反应，赞成也好反对也罢，这一次，国际汽联是铁了心了。在相继排除AeroScreen和Shield方案后，Halo是目前能够保护车手头部最有效的一套系统，它轻巧、结实，并对赛车的干扰最小。2018赛季的每一辆F1赛车都会被强制性装上这套系统，如果这套系统真的能在实战中表现不俗的话，将来钛合金系统可能会被移植到其他的赛车比赛中，比如北美的印地500大奖赛，甚至不久的将来，还会更广泛地应用到我们的生活中。

　　F1比赛中的防火赛车服

　　1975年，在德国的纽博格林赛道，世界冠军尼基·劳达因为严重的碰撞导致赛车起火，尽管工作人员救援及时，这位奥地利车王还是被油箱里喷射出来熊熊火焰灼伤了面部，从那年以后，F1赛车的防火成了个大问题。

　　1976年，杜邦公司为各位F1赛车手设计出第一代防火赛车服。40多年过去了，如今的赛车服也是日新月异。今天我们看到直播中赛车运动员穿的各式帅气的赛车服，名为诺梅克斯，它是由5层纳米纤维制成的，这种材料极其耐高温，可以确保运动员在800℃的火焰中有10~12秒的黄金时间逃生。由于F1赛车的座舱紧挨着发动机，所以即便没有火灾，在正常的比赛情况下，座舱里的温度也是很高的，特别是在像巴林、马来西亚这样的热带地区，运动员的座舱温度大约有六七十摄氏度，这样的条件下极容易使人脱水中暑，而新款赛车服还能起到隔热和降温的作用，使运动员在酷暑条件下也能专注比赛。

　　当然，这种诺梅克斯服不仅可以防火，还具有防酸碱、抗重力作用，赛车在高速通过弯道时会产生巨大的离心力。有人做过测算，运动员在穿着比赛服的情况下可以承受6~8G的弯道离心力，而不穿时只能承受3G的加速度，否则就会感到头昏目眩。

　　因为有这么多的优点，现在的诺梅克斯纳米材料已经被飞行员、太空宇航员和其他的赛车比赛所青睐。

　　□舒端阳