一級方程式技術分析 - 窄側箱

賽車資訊 | 一級方程式技術分析 | 發布日期: 27/02/2023


2022年既巴林賽前測試,Mercedes展示左一部接近無側箱既W13。雖然賽車既表現未算岀色,不過就已經反映岀平治對冷卻系統既認識已經超出其他9支車隊。

自2014年F1進入混能時代,空氣經壓縮後進入引擎,壓縮後既空氣溫度上升至攝氏200-240度,但同時高溫係不利於與燃料混合燃燒,因為高溫會令空氣密度下降,影響空氣參與燃燒既數量,同時壓縮空氣有可能導致不受控既燃燒,造成爆炸。因此大部分車隊會採用熱交換器(heat-exchangers),透過側箱既進氣口帶走壓縮空氣既部分熱能,令到壓縮空氣進入引擎燃燒室時溫度下降至55度左右。為左提升散熱能力,車隊往往要使用較大既熱交換器,結果導致車身既側箱偏大,犧牲左部分氣動力效能。

要進一步改善散熱系統,就要比較唔同冷卻劑既比熱容(specific heat capacity)。比熱容用作表示物體吸熱或散熱能力,比熱容越高,物體的吸熱或散熱能力越強。相較於空氣既比熱容只得993 Jkg-1K-1,水既比熱容為4200 Jkg-1K-1,即係水既散熱能力比空氣既散熱能力高出4.2倍,所以電腦用水冷散熱器既散熱能力會比採用傳統風冷散熱器好。至於氦既比熱容更係去到5190 Jkg-1K-1,吸熱/散熱能力比水更出色,因此氦經常被用作超低溫冷卻劑。

W13既窄側箱設計得利於先進既冷卻系統。Mercedes透過與英國航天科技公司Reaction Engines合作,將該公司既火箭引擎既冷卻技術引入F1。火箭引擎既氧氣經過壓縮後可達上千度,係進入燃燒室前會經過預冷卻器。預冷卻器中裝有大量冷卻管道,管道中注入氦氣。當高溫壓縮空氣經過預冷卻氣時,温度瞬間下降至室溫溫度。W13採用相同原理既冷卻器。對比起傳統既空氣/冷卻器,W13既冷卻器尺寸更細,有效減低側箱既體積之餘,更可以進一步降低壓縮空氣既溫度,提升引擎效能。Mercedes呢個冷卻設計可以話已經超前其他車隊好多。

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