这一点不足为奇,甚至有一家著名轮胎品牌将其作为广告语:“没有控制,力量毫无意义。” 马奎斯、罗西和多维齐奥索对此深有体会,根据世界锦标赛制动系统供应商——意大利领先企业布雷博公布的数据,他们经常被评为MotoGP赛道上的最佳刹车手。
让我们来看看这项技术性刹车操作背后的原理。如果执行得当,车手可以在单圈中节省宝贵的时间,或者在比赛中进行精彩的超车操作,同时摩托车的后部会略微漂移。
物理定律
和所有事物一样,MotoGP赛车也受物理定律的约束;然而,与我们大多数人不同,它们在极端条件下运行。在某些比赛中,最大制动力会给车手产生约2.5G的重力加速度!马克·马奎斯的手腕必须承受162,5公斤的重量,而他通常的体重只有65公斤。这就解释了为什么很多车手都会出现手臂伤病!
除了技艺精湛的车手之外,MotoGP原型车的轮胎抓地系数也高于公路摩托车,并且速度极高,空气动力学效应会引发一系列惊人的现象!我们说的不是大家都在谈论的尾翼,而是巨大的空气阻力。事实上,要达到350公里/小时的速度,摩托车需要大约260马力才能克服空气阻力(以及少量的滚动阻力)。假设这是摩托车的最高速度,也就是说它停止加速,那么摩托车/空气阻力系统就处于平衡状态。在这种情况下,发动机的动力转化为与空气阻力相等的推进力。这个力的大小是多少呢?其实很简单: P = F x V
功率等于力与速度的乘积。知道功率和速度,只要使用正确的单位(瓦特、米每秒和牛顿),就很容易计算出力的大小。
在这种情况下,为了保持近似值,结果约为 2000 牛顿,或者对于更了解这方面的人来说,大约是 200 公斤。
事实上,当骑手关闭油门,不再依赖发动机制动时,就没有任何推进力,只有前进的阻力,这使得摩托车能够减速。这相当于200公斤的空气制动,而摩托车和骑手在比赛开始时(满油状态下)的总重量约为250公斤。假设比赛中途重量为240公斤。那么减速度将为200/240 = 0,83G,这会叠加在任何制动力之上,并且不会导致摩托车倾覆,因为空气动力学合力作用于摩托车的压力中心,而压力中心通常位于重心上方。此外,还有另一个因素:摩托车的惯性,这意味着在摩托车真正离地之前,其倾斜点可能会被短暂地超过。因此,如果骑手技术娴熟,他会游走在这个极限边缘,使摩托车尽可能接近翘头动作。
实践证明理论是正确的!
这些数据和赛道数据告诉我们什么?根据 Brembo 的说法,最大减速度是在极高速度下,也就是刹车的初始阶段达到的。然后,从后轮即将离地、速度开始下降的那一刻起,骑手就能保持摩托车的平衡。然而,由于空气动力学的影响减弱,平均减速度也会降低。因此,当后轮开始着地时,制动力只有大约 1,3G。总而言之,速度越慢,刹车力度就越小,这一点起初可能并不那么显而易见!相比之下,在加速过程中,骑手会感受到大约 1,2G 的制动力。
它 MotoGP赛车和F1赛车的刹车性能有何不同?
如果说 MotoGP 是摩托车运动的技术展示,那么在汽车领域,F1 就是与之对应的级别。我们由此进入了一个截然不同的世界。低重心和长轴距本身就是强大制动性能的关键,其潜力远超摩托车。宽而软的轮胎,以及由此带来的高抓地系数,进一步增强了这些优势。但 F1 更进一步,它利用地面效应将赛车牢牢地“粘”在赛道上。在 300 公里/小时的速度下,下压力约为 1500 公斤。然而,赛车的实际重量却非常轻(含车手约 700 公斤)。因此,F1 赛车能够达到高达 5G 的减速峰值!

瓦伦蒂诺·罗西和刘易斯·汉密尔顿交换了原型车跑了几圈,体验到了全新的感觉。
令人眼花缭乱的数字
说到数据,碳盘的工作温度范围在 300°C 到 800°C 之间。低于这个范围,它们就无效;高于这个范围,系统磨损得过快。
另一个令人不寒而栗的数据是速度:361公里/小时。这是最快车手在穆杰罗赛道第一个弯道(赛季中最具挑战性的弯道之一)的刹车区入口处的速度。这个速度是通过MotoGP原型车的测试数据确定的,比赛道边的雷达测量值更精确,后者通常显示的速度会低10公里/小时——在两个雷达单元之间30米的范围内,车手们就以此作为刹车参考点。
在同一个刹车点,即使是刹车最猛的车手,也只需要323米就能从361公里/小时减速到123公里/小时,整个过程仅需6,1秒。而且你容不得半点差错,因为在360公里/小时的速度下,车手每秒行驶100米。稍不留神,你就会错过刹车点!在MotoGP中,精准至关重要!
因此,车手在重刹车时施加在刹车杆上的最大力为 8 公斤。试想一下,用你的右手食指和中指连续举起 8 公斤的重物 136 次——这是穆杰罗大奖赛期间的刹车次数——你就会明白为什么车手会患上筋膜室综合征了。
归根结底,刹车的作用是将动能转化为能量,逆转发动机的运转过程——发动机吸收能量并将其转化为动能。据 Brembo 公司称,碳刹车的制动力是发动机功率的 1.5 倍,约合 390 马力。
刹车是懦夫用的。
让我们回到现实,或者更确切地说,让我们回到正题,从技术角度分析摩托车减速过程中发生的物理现象。牛顿第一运动定律指出:“物体保持静止或匀速直线运动状态,除非受到外力作用。” 这意味着,如果一个物体以恒定的速度向前运动,而没有其他(阻力)作用于它使其减速,那么它将继续以相同的速度运动。
最相关的因素包括发动机制动、机械部件间的摩擦、空气阻力(我们之前讨论过)以及轮胎滚动阻力。骑手操作刹车杆会增加液压系统内的压力,使刹车卡钳活塞推动刹车片压向刹车盘。通常情况下,刹车片与刹车盘的接触会导致车轮抱死,因为车轮与刹车盘是一体的,但轮胎与沥青路面接触点的摩擦力会使轮胎继续滚动(在一定范围内),从而产生一个与前进运动方向相反的力,使摩托车减速。

本报告第二部分将讨论制动分配及其局限性……







