高强度碳纤维早在60年代就已经发明出来,早年开发这种材质的生产工艺极其昂贵与复杂,因此研发资金来源多是来自军方,用于提供国防、航太飞行器及飞弹防护罩。当时化学家还在摸索碳纤维的抗剪切力、脆性物理极限,而在1974年,有位专攻聚合物的化学专家Roger Sloman看到一篇报道,指称英国有家企业正打算用碳纤维为F1赛车生产轮毂,每个销售300英镑。他立刻投书发布公开信警告千万不要这样做,因为碳纤维承受不住,但同时却建议可以用它来制作车辆的其他任何部分,甚至是整个底盘。这封信引发整个赛车界的回响,促使他带着碳纤维零件频繁出入英国F1赛事的维修区进行推广,最终迈凯伦率先推出世界第一辆采用全碳纤维复合材料底盘的MP4/1,彻底改变了全世界赛车结构安全与设计标准,并在数十年后让Romain Grosjean在高达56G的高速恐怖事故中得以幸存。
在维修区寻觅商机
▲材料科学专家Roger Sloman在70年代担任研发工程师时,敏锐察觉到碳纤维预浸布在赛车轻量化与结构强化上的巨大潜力,开始向赛车界积极推广,是将碳纤维材料引进F1的重要先驱。
在民用碳纤维发展的过程中,Roger Sloman被公认是将它率先引入赛车领域的幕后最大功臣之一。在他发布那封公开信时,正服务于纺织业的研发部门,专长就是研究碳纤维的新型树脂。他向老板建议可以将碳纤维应用在赛车上,一开始他们打算为当时许多车队爱用的Cosworth DFV引擎生产进气导流口,这项建议虽然立刻遭到对方否决,不过有三支F1车队听到这个消息后认为有开发的价值,因此直接找上他。Roger Sloman一开始的作法是想办法混进F1维修区,向各车队推销他制造出来的零件,后来Brabham车队老板Bernie Ecclestone也嗅到这样的商机,干脆发给他通行证自由进出Pit。
轻量材质的替代品
▲本田意图借由镁合金车身为RA302创造轻量优势,不料遭到正式车手以不安全为由坚决拒绝驾驶,随后酿成替代车手的死亡事故,本田也在赛季结束后正式退出F1。
70年代是F1空力发展的关键转折时期,当时没有精密的CFD或风洞能验证空力设计,反复无常的规则也迫使工程师必须尝试各种造型及材质,不过在此之前,车队早已发现轻量化的威力,疯狂应用各种材质在赛车上。
本田在1968年推出一款车身外壳上大量应用镁合金的RA302,这是F1在3L时代出现的史上第一台完全自然气冷式赛车,只靠行驶时的自然风来为引擎冷却,车体因此非常轻巧流线,但也造成实战中会有严重过热的问题。车手John Surtees试驾后认为这辆车非常不安全而坚决拒绝出赛,车队只好找了地主车手Jo Schlesser顶替上场,结果他在开跑后在第三圈就发生严重打滑并撞击护栏,镁合金车身与满载汽油立即让赛车陷入猛烈燃烧,车手在烈焰中当场丧生。赛后本田在日本紧急打造改用铝合金车身的RA302想要继续参赛,不过目睹惨剧的John Surtees心有余悸依旧拒绝驾驶,随着车队内部士气低落,本田研发陷入停摆,高层于当年赛季结束后正式宣布退出F1,而这辆车也被送回本田博物馆永久保存。
这起惨剧发生后震惊整个赛车界,由于镁合金燃烧的高温与危险性,以及当时赛道安全设施的不足,促使F1官方在随后的赛季中开始更严格规范赛车材料,要求车身材质的厚度及重量必须高于一定标准。这也是Sloman的碳纤维会被迈凯伦、Shadow与Tyrrell等车队看中的原因之一,这种新材质的强度够高,这些车队在非结构性的机翼端板取代原本的铝或镁,而他甚至在自家卧室就能替JWA最新的耐力赛跑车Mirage GR8制作尾翼等轻量化复合材质组件。
安全议题加速技术演进
▲Mirage GR8以玻璃纤维及碳纤维复合材料打造车身,赢得1975年的利曼大赛,让碳纤维技术注入一剂强心针。
在1975年的F1西班牙大奖赛,Rolf Stommelen遭遇严重撞车事故,当时他的赛车碳纤维尾翼支架断裂,一度引发外界对碳纤维安全性的质疑。不过一个月后,同样使用碳纤维的GR8在利曼大赛一举夺冠,让碳纤维技术注入一剂强心针。只不过Sloman的公司对于这些根本毫不关心,在英国大奖赛那次事故后不久,就直接把他开除了。至于那封公开信在70年代后半期开始出现效果,进而加快了整个碳纤维技术普及速度。
Sloman虽然专精于材料科学,不过有次协助Wolf车队设计赛车尾翼时,他的意见却意外地改变了整个业界设计。原本F1赛车的尾翼都是以中央支架的方式,直接锁在变速箱顶部或车身中央来支撑。Sloman建议赛车设计师Harvey Postlethwaite,把尾翼安装在变速箱顶部的横梁结构上,因为这样就可以去掉中央支架,并且改善下方的气流。没想到新赛车在1977年开幕赛就一举夺冠,随后其他车队纷纷仿效,事情从此变得一发不可收拾。