向輕量化發(fā)展 淺析汽車制作材料的發(fā)展

汽車從發(fā)明至今，不僅承載著我們的過去，也揭示著未來的端倪?，F(xiàn)在我們從材料入手，看看汽車的發(fā)展從賽場到民用，繼承了哪些制車材料的科技。時間有限，我們這次先從最熱的兩點入手。

鋁合金

別一看到這三個字就想到窗戶，其實汽車的先驅(qū)者們從一百年以前就開始嘗試使用鋁作為生產(chǎn)汽車的另一種可能。鋁比鋼輕24%，它不僅擁有更耐腐蝕的特性，還能使油耗減少，車輛的提速也更具效率。



鋁合金參與汽車工程不是從車身開始的，而是從汽車的心臟發(fā)動機進入汽車領(lǐng)域的。不過非常抱歉，世界上第一臺鋁制發(fā)動機不是來自賽車，因為它誕生的年份實在是太早了——1899年，但它并沒有被大規(guī)模推廣。兩年后的1901年，卡爾·本茨在位于法國尼斯的汽車比賽中推出了一款有鋁合金材料的輕質(zhì)賽車，這是鋁合金發(fā)動機第一次被正式地使用。但因本世紀(jì)初人類的開采、冶煉和制造工藝都有限，所以鋁合金并沒有出現(xiàn)在大規(guī)模量產(chǎn)的車型中。

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經(jīng)過半個世紀(jì)的進程，美國通用汽車公司在上世紀(jì)50年代就開始著手研制鋁合金發(fā)動機，1954年的“巴洛克天使”BMW 502因其搭載鋁合金缸體V8發(fā)動機而打開了豪華轎車領(lǐng)域的新思路。之后別克和羅孚聯(lián)合開發(fā)了代號為215的V8八缸鋁制發(fā)動機，此發(fā)動機的突破在于它不僅馬力強勁，更因為它只有144公斤重。這款發(fā)動機也伴隨美國傳奇車手Mickey Thompson征戰(zhàn)“印地那波利斯500”大賽。之后許多廠商都在改善這款發(fā)動機，并把它裝配在賽車、量產(chǎn)車、甚至F1賽車上。鋁合金發(fā)動機的春天終于來了。



當(dāng)代汽車使用鋁合金材料在量產(chǎn)車領(lǐng)域的案例不在少數(shù)，本田的NSX、奧迪的A8和普利茅斯的Prowler都是絕頂制作。本田NSX的全鋁車身和懸掛使車重僅在1340-1403公斤之間，比傳統(tǒng)的鋼制車體輕了至少200公斤，當(dāng)時NSX的0-100公里/小時加速僅為5.2秒，解除限速后極速可達274公里/小時。



奧迪ASF空間框架結(jié)構(gòu)就像一副用高強度鋁材搭建起來的生物骨架?，F(xiàn)在，奧迪新一代車身框架的硬度與上一代產(chǎn)品相比提高了60%。這一切都保證了奧迪汽車具有更輕盈的駕乘體驗，全面的路面性能和出色的操控性。



但對于民眾來說，這些車型依然高高在上，真正實現(xiàn)民用的鋁合金車輛在我看來是一款幾乎快被人遺忘的小車。1999年的世紀(jì)之交，奧迪在法蘭克福車展上發(fā)布了一款全新的5門掀背車——A2，這款鋁合金的A2如果用鋼材來打造至少要重上43%，這款A(yù)2也揭開了鋁合金大規(guī)模運用到民用量產(chǎn)車的大幕。

如今我們可以在更多的品牌與車型上看到鋁合金的身影，也許我們會忽略它的存在，除了車身，鋁合金還會在輪轂上出現(xiàn)，也許你并不知曉，但它們卻誠懇地為你每一次提速、過彎提供著前人難以想象的快感。 copyright 123456



碳纖維

碳纖維是由有機纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，作為輕質(zhì)高強度復(fù)合材料，無疑是目前最理想的賽車車身材料之一。不過它相對于鋁合金來講要貴上許多，所以在低端的量產(chǎn)車中我們很少能看到它的身影，但碳纖維卻在運動車型領(lǐng)域不斷擴展著自己的疆土。



碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量達到23000-43000Mpa，也高于鋼。在合適的形狀下，1平方毫米碳纖維材料可以承受500至1350牛頓的延展力;同時它自身的重量又低得驚人——1立方分米的碳纖維材料僅有1.5公斤左右重量。正因為如此優(yōu)異的特性，碳纖維材料現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用在汽車運動領(lǐng)域。 內(nèi)容來自123456



上世紀(jì)90年代初的邁凱輪F1是世界上第一臺量產(chǎn)版本的一體式碳纖維跑車，它以391公里/小時創(chuàng)造了當(dāng)時的世界紀(jì)錄。碳纖維車身不僅超輕，而且抗扭強度比鋼制車身高出很多，這也是邁凱輪F1無論在街道還是在賽道中都所向披靡。



邁凱輪F1的碳纖維車身不是子虛烏有的，它源自F1賽場的邁凱輪賽車McLaren MP4/1。這臺F1方程式賽車是歷史上第一臺使用碳纖維一體式車身的一級方程式賽車，這款賽車征戰(zhàn)了1981、1982和1983三個賽季。



說到這里不得不提一個人，John Barnard，1946年5月4日出生于英國倫敦，正是他一手開辟了一級方程式賽場中的碳纖維新紀(jì)元。當(dāng)年他引起了邁凱輪車隊老板Ron Dennis的注意，Ron隨即邀請才華橫溢的John加入邁凱輪車隊，John交上的第一份答卷就是令人瘋狂的邁凱輪MP4賽車，把碳纖維材料大規(guī)模引入到這個世界最頂級的汽車賽事當(dāng)中。當(dāng)然，John Barnard還有另一項里程碑式的作品——F1的半自動變速箱——這個以后再說。



如今的性能車領(lǐng)域、高端車領(lǐng)域、跑車領(lǐng)域、超級跑車領(lǐng)域都或多或少都有著碳纖維出沒的身影，碳纖維那烏黑色誘人的編織形態(tài)，叫人垂涎三尺，即便是假的碳纖貼面，都能另人激動一陣。就在我們感嘆碳纖維如此引人入勝之時，蘭博基尼卻在碳纖維材料的探索上寫下了濃重一筆。



蘭博基尼Urus作為一款概念車在2012年北京國際車展時來到我們面前。Urus就是一個用碳纖維包裹的作品，沒錯，從里到外，滿眼全是碳纖維的蹤影。Urus對于碳纖維的發(fā)展來說不僅是因為裝配數(shù)量多，而是蘭博基尼采用的碳纖維全新制造方法，是碳纖維的成型更加通用，原來即便是內(nèi)飾這種大轉(zhuǎn)折的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如今也能用碳纖維一體成型，實在令人驚嘆。 123456



本文只是淺薄列舉了兩個最表面化的賽車傳承材料技術(shù)，隨著科技的發(fā)展，我們對于材料的渴求越來越犀利，汽車不再是鋼鐵與橡膠的專利，它的意義本身就在發(fā)生著變化。車型本身的融合，移動電子終端與汽車的融合，綠色材料與自然的融合，汽車與我們生活的融合，我們在這個融合的大時代中，還在思考著更多的可能，就與人類的先輩當(dāng)初所做的一樣。