F1科技打造極速先鋒-McLaren P1的最高機密 - 一級方程式賽車 Formula One

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By Rachel
at 2013-08-12T17:22

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How it Looks
B-1轟炸機、SR-71偵察機、鯊魚、魟、隼,原廠秀出了這些物品與動物的照片,它們都有
一個共通點,就是Everything for a reason,藉由最佳化的低阻力造型與完美線條來達
成快速移動的目的,為同時兼顧高下壓力與低風阻的要求,還有動力系統的散熱效能,圓
滑的線條輪廓與氣流控制成為主要關鍵,負責空氣力學的主管Simon Lacey向我們說明了
P1的技術要點。


低風阻與高下壓力 最佳化的完美線條
從外觀可看出P1身上有多個進排氣口,那並不是為了裝飾用的,每個都肩負著重要任務,
而其中一個重點就是前輪內側的空間規劃,為了讓煞車散熱與流入輪拱的空氣可以順利排
出,車門前方特別設計了一個大面積的氣口,再配合前保桿下方分流器的主動導引,藉此
減低高速行駛時的空氣阻力之外,也製造出更多可供後方散熱器使用的冷空氣。藉此提高
14%散熱效能以符合E Drive電力系統的需求之外,甚至在前保桿下方的分流器也加入一個
活動導板,可因應車輛在激烈操控時的重心前移,藉由導板開啟來降低車頭下壓力,讓前
後輪均保有均衡的抓地力與循跡性。

另一張俯視圖也說明了P1在控制氣流方面所作的努力,為了讓車頭上蓋所開啟的兩個散熱
口與熱空氣不至流入車頂上方的引擎吸氣口,散熱口造型經過特別設計,而流經上蓋兩側
與前葉子板之間的氣流則被導入藏在車門之間的進氣口,這裡才是真正作為水箱散熱之用
,當然,整個引擎室所產生的熱氣就從完全開放的車尾所排出。至於車尾為何要採用如此
獨特的低扁造型?這是經過風洞實驗室測試後所得到的結果,車尾愈低,所產生的下壓力
愈大。

既然得到這樣的答案,設計師當然認為P1的車尾可以盡量壓得愈低愈好,但複雜的引擎與
電力系統已經塞滿整個空間,最後只好妥協,讓排氣管在車殼與引擎上方取得窄小的放置
空間,且為因應排氣管的高溫不至於鎔化車殼或甚至燒了起來,特別再次使用最佳的散熱
材質──黃金作為隔熱之用,這其實並非P1首創,在先前的McLaren F1與F1賽車也都是用
相同材質。

當然,大家絕對不會放過那誇張又醒目的大型後尾翼,這套由電腦主動控制的伺服機構可
隨車速而隨時進行高度調整變化之外,緊急煞車時也能往前翻轉29度以增加空氣阻力(氣
動煞車)與後輪下壓力,可大幅縮短煞車距離以提高安全性,整套尾翼活動時的最高上昇
幅度為300mm,且還有一點最讓人感到訝異的是,此次P1因為機械架構過於複雜,並未使
用與McLaren F1相同的主動式風扇來創造地面效應,只靠造型與導流翼就創造出高達
600kg的下壓力,已是MP4-12C GT3賽車的三倍,若可以加入主動式風扇,下壓力的數值
勢必更高,也讓P1的實力充滿更多的想像空間。


與F1賽車相同的輕量碳纖維
將視線轉到碳纖維所打造的單體車艙,McLaren是使用碳纖維材料的先驅,在1981年便打
造出第一款使用全碳纖維製作的MP4-1 F1賽車,自此引發一波F1的技術革命,至今已累積
超過30年的經驗,因此對於P1,所採取的態度與技術跟12C完全不同,而此次的開放採訪,
也讓先前P1使用與12C相同車架的說法不攻自破。

兩款車的單體車艙結構或許看起來有些雷同,但P1使用的是與F1賽車相同的碳纖維材質而
非12C的碳纖塑料,運用6種不同屬性的碳纖維並搭配16種材質而造就出P1專屬的單體車艙,
且在結構方面還加入全碳纖維製作的管狀支柱,甚至連車頂的引擎進氣口也一並融入其中,
造就出比12C更輕且剛性更高的單體車艙。此外,為將重量減至最低,原本約200個的元件
被簡化成三個大型的碳纖維模組,這些革新技術也讓P1的整體車重又減輕了90kg。

趁著課程休息時間,所有人圍著P1仔細打量,門沒鎖、開了門也沒人攔阻,我們當然趁機
坐進車內體驗一番,中控檯與座位的設計概念同樣取材自F1賽車,雖然已經不再是先前
McLaren F1的三座中央駕駛構想,但完全以駕駛者為中心的主控檯、整合式資訊介面或與
F1賽車雷同的儀錶板,極簡概念讓駕駛可以專注在享受速度及駕馭樂趣之外,透明的玻璃
車頂也減低了視覺壓迫感,營造更趨近於F1賽車的氛圍。

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Everything for a reason (凡事皆有因),這句話成為此次P1 the Workshop活動的核心,
先設定目標,再找出方法達成,最終造就震撼車壇的終極限量超跑P1,而為了讓媒體在投
產前的這段期間對P1有更深的認知,特別規劃How it LooksHow it WorksHow it Feels
共三個重點,找來所有參與P1計畫的主管、設計師與工程師,一一說明P1使用的尖端技術,
當然,前面我們已談到空氣力學的部分,此次會將內裝、動力與材質的內容一次呈現。

在原廠已公開發佈的新聞資料中,已充分說明P1在性能與規格方面的優異成就,因此這次
The Work Shop活動的重點全放在P1的機械架構及技術細節,於開頭所介紹的How it Looks
項目中,車輛工程主管Simon Lacey充分說明P1在外型設計與空氣力學方面的重點,讓它
保有比12C更低的空氣阻力並展現高達600kg的下壓力,而接下來是內裝與外觀
設計師Robert Melville跟Paul Howse上場。

使用F1賽車技術所打造的McLaren P1,將超跑性能推向另一個更高層次的境界。

就如同前面所提到的,在外型與空氣力學方面,P1擷取許多大自然生物的流暢線條與黃金
比例,藉此創造出可同時符合低阻力與高下壓力需求的輪廓,至於內裝,概念則來自F1賽
車與戰鬥機座艙,將所有行車資訊全集中在多功能全彩液晶多功能數位儀錶裡頭,方向盤
只保留手排撥片與DRS、IPAS按鈕,讓駕駛者把專注力放在車輛操控上。車內的開關數量
簡化到一個極致,除了基本的電動窗、空調系統外,可碰觸到的所有功能鍵均跟速度及性
能有關,不過視線焦點當然還是那組充滿競賽風的多功液晶儀錶及整合式影音娛樂介面,
我們在車內試著想把玩一下,儀錶板雖秀出待命中的幾項簡單視窗變化,但廠方並未提供
鑰匙讓我們開啟電源體驗影音介面與功能操作,實為可惜。試坐後將鷗翼車門關上,過程
輕鬆且就手,畢竟整片車門均以碳纖維材質所製作,輕是一定的,而單一的純黑配色內裝
與後傾A柱雖讓車艙感覺緊湊了些,不過前方視野卻非常清楚,並沒有因為低坐姿而出現
死角,車頂也因為採用透光設計並考量車主會在賽道駕馭P1,車頂刻意保留一些空間,讓
駕駛者穿著全副賽車裝備並戴上安全帽也不會受到影響。

在規劃初期的過程中,車艙空間已考量駕駛者需穿上全副賽車配備並戴著安全帽在賽道奔
馳。

以戰鬥機與F1賽車座艙為出發點的座艙,將所有操作與行車資訊全集中在一個地方,讓駕
駛者更專注於車輛駕駛。

從桶型座椅的曲線變化可看出對身體與支撐性的高度要求,腰部、臀部及大腿兩側都有明
顯的包覆設計。

數位式的儀錶採用與F1相同的數字與刻度顯示而非指針,讓駕駛者在高速行駛時的辨識性
更好。

為保有均衡的重量分配,車內並沒有提供太多空間可以擺放隨身物品與行李,不過已預留
了六點式安全帶的固定位置。

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變型金剛?幾乎每個人都拿著桌上的幾隻變型金剛公仔在把玩著,但這跟P1有何關係?其
實半點關係都沒有,那只是想表達設計師在概念發想時的創意來源,在這個部分,提到如
何讓P1達成預設目標,同時符合道路使用賽道飛奔的絕佳性能,對P1來說,關鍵就是多變
的伺服機構,從動力到懸吊系統,只需一個按鈕與一個指令,性格馬上轉變,在這方面,
幾個帶有獨特功能的按鈕肩負了重責大任。


Race:在12C身上,McLaren使用獨特概念的智慧型主動液壓控制系統,可因應轉向與離心
力而讓左右兩側的避震器呈現連動關係,藉此提供更為穩定且靈活的運動特性,而P1雖然
也採用類似概念,但為了讓它兼顧更舒適的駕馭環境並能快速轉換身分而變成一部賽道機
器,P1專屬的電子控制液壓避震器擁有雙迴路軟硬調整以及雙迴路的車高主動調整功能,
可因應轉向、彎曲落差或突起路面而快速反應。在Race模式啟動時,車身高度會降低40mm,
阻尼設定也會變硬,尾翼高度與角度也跟著同步運作。

在標準模式時可按下綠色E-Mode鈕以純電力行駛,最長行駛距離可達十公里,但前提是電
池需在飽滿狀態。

IPAS:P1另一個讓人深感興趣的功能就是IPAS(Instant Power Assist System),作用
就如同F1賽車的KERS動能回收裝置,透過車上搭載的電力系統,可強化起步與再加速的引
擎反應,加速反應更快且提供更高的效能。位於方向盤右側的紅色IPAS鈕會在Boost功能
開啟後才作動,按下時會立即讓160匹馬力的電動馬達與引擎同步運作,提供更快且強勁
的速度。

DRS:方向盤左側的藍色DRS(Drag Reduction System)鈕就跟F1賽車的功能相同,
P1車尾所配置的主動式尾翼由電腦所控制,可隨車速與行車條件而作動,最高上揚行程
可達300mm,翼面角度變化則達到29度,這組尾翼除了提供強大下壓力之外,也能因應
緊急煞車而往前翻轉,藉由高阻力以縮短煞車距離,當然在高速行駛也可使用DRS按鈕讓
尾翼後仰以減少阻力,提高直線加速的反應時間。

E-Mode:位於Start鈕右側的E-Mode可讓P1以純電力狀態行駛,單純只靠160匹馬力的電動
馬達來驅動P1,電池提供的最長續航距離可達10公里,不過前提必須在電池充飽的情況下
才能運作,而旁邊的Charge鈕則是讓電動馬達從推進轉為發電機功能。

所有跟性能有關的功能選項均在此處,H鈕為懸吊調整、P為動力調整、Race可降低車高
40mm、Boost為電力加持。

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隨著課程來到動力項目,即便大家都知道P1使用與12C相同的3.8升V8雙渦輪引擎,但兩者
功率輸出現一百多匹馬力的差別,此時最讓人好奇的當然就是P1的M838T引擎究竟動了哪
些手腳?P1專案總監Dan Parry-Williams表示,其實一開始在引擎的選擇上仍傾向V12或
V10,但考量電力系統已佔據部分空間,且V12或V10引擎的重量與二氧化碳排放量都有過
高的顧慮,加上M838T引擎在重新調校後也能夠符合需求,最終McLaren選擇了V8雙渦輪,
並將整具引擎再次交由協力廠商Ricardo進行大幅度修改,納入電動馬達的低速高扭力特
性,讓兩套系統分工合作,電動馬達著眼於起步及再加速的能量供應,而引擎則將重點放
在3000rpm以後的中高轉速域。

這具排氣量3.8升的V8雙渦輪引擎原本就有著低重心與輕量化架構,此次並針對P1採用的
電力系統而大幅度修改,最大馬力達到737匹。

因此,P1使用的M838T引擎有著全新設計的氣缸頭,汽缸、活塞、曲軸都是專屬規格並為
材質強化製品,渦輪增壓器更採用可對應最高工作溫度達900℃的特別版本,並結合大幅
升級的供油系統與自手排變速箱,最大增壓值1.4bar時可爆發737hp/7900rpm最大馬力,
峰值扭力為73.4kgm/4000rpm,再結合可產生179匹馬力與26.5kgm扭力的電動馬達,綜效
馬力達916匹,讓P1不到3秒的時間就能夠完成0~100km/h加速,0~200km/h也只需7秒,
0~300km/h加速更只要17秒,極速被刻意限制在350km/h。活動現場也展出一具P1的引擎,
外表看起來雖與12C雷同,但左側排氣出口下方多出一顆電動馬達,透過獨立的傳動軸而
與變速箱連結,此設計有別於現今大多數Hybrid車款將電動馬達設在引擎與變速箱之中的
方式。

這套電力系統由324 Cells組合而成的6個Cell電力模組,電力控制模組則由Ricardo公司
所設計。


IPAS電力加持、能量加倍
電力系統是P1非常重要的一個部分,這套系統的主要功能跟大家印象中的Hybrid車有些不
同,除了節能與環保,更著眼於速度的展現,這個概念就跟F1賽車的KERS系統完全相同。
車內有三個按鈕跟電力系統有關,一個是方向盤右側的IPAS鈕,還有Boost及E-Mode,前
兩項功能著眼於速度。Boost會補足引擎在低轉速的扭力反應,畢竟電動馬達的26.5kgm扭
力在零轉速就可以完全爆發,讓功率輸出表現得更為線性,若按下IPAS鈕,在3000rpm就
能夠供應99.9kgm的綜效峰值扭力並持續至7000rpm,如此強大的能量也難怪首席試車手
Chris Goodwin提及P1性能時表示,在重踩油門之前真的需要多思考一下,因為它真的太
快了。

電動馬達的散熱系統也被視為重要一環,其長時間運轉時所產生的溫度並不少於傳統汽油
引擎。

這套電力系統的構成主要分成三個部分,包括重達26公斤的電動馬達、16公斤的電力控制
系統與324 Cells組合而成的6個Cell模組。其中鋰電池模組由Johnson Matthey(Axeon)
所設計並交由British Battery Power公司製作,安置電池的框架則經過特別設計並採用
鋁合金製成,藉此提供更輕的重量與散熱效能。電力控制系統同樣由Ricardo公司所設計,
裡頭包含BMS(Battery Management System)電池管理系統、BCM(Battery Control
Module)電池控制模組與VTBM(Vehicle and Monitoring Boards)電力資訊顯示介面,
讓電池與電動馬達可保有穩定工作效率以達到最佳化的性能,而實際上這套電力系統已被
Formula E賽車所採用,可因應20~25分鐘的全速行駛需求之外,僅需3秒就可以完成
0~100km/h加速,極速達220km/h。

國際賽會FIA預計在2014年推行Formula E的純電力統一規格系列賽,車輛為Dallara製作
的單座方程式,電力系統則由McLaren所供應,馬達的最大馬力輸出為180匹,總車重
780kg,所搭載的鋰電池續航力可讓賽車全速行駛20~25分鐘。目前計畫全年賽程將有10
個分站賽事,10支車隊與20部賽車參賽。

P1使用的煞車系統同樣由Akebono所負責,但等級已經逼近F1賽車,重量更輕且提供更優
異的散熱效能。

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當McLaren首席試車手Chris Goodwin走到台前,大家都清楚,此次活動已進入最後一個階
段,就是How it Feels,其實在活動前雖然已得知不會有P1的實車試駕或是試乘體驗,但
How it Feels這個字眼仍引發許多遐想。這個階段主要是希望透過Chris Goodwin的現身
說法,讓所有媒體透過他所傳達的訊息,了解到P1有多麼神、多麼快。要開發一部
McLaren F1的後繼之作,工程師當然想了許多,且更因為是出自McLaren之手,買家、車
迷與所有人均有著更高的期待,P1必須做到完美且無懈可擊的同時,原廠也希望它必須拉
近與車主之間的距離,所以它要非常快且非常好開,這是一項嚴苛挑戰。

P1被設定為一部可以在賽道上高速飛馳也可以輕鬆開上街的超跑。

轉向犀利、循跡性超乎想像,過彎的離心力之大是他在所有量產車中從未體驗過的,不難
想像這些字眼會從Chris Goodwin的嘴巴裡冒出來,但因為沒有操控的相關數據,讓人實
在很難單靠這些話語去想像P1的操控性有多好,當然,有人問P1是否已在紐柏林北跑道測
試過最速單圈,成績如何?Chris Goodwin表示這項測試正在規劃中,但還沒執行,目前
在英國當地的測試仍以Top Gear節目使用的測試道為主。

極低的空氣阻力與強大下壓力是P1在空氣力學方面的傑出成就。

至於速度方面,快是當然的,光從0~100km/h加速不到3秒、0~200km/h加速不用7秒、0
~300km/h加速也只要17秒的數據就已經嚇倒許多人,不過Chris Goodwin所講到的一句話
卻讓人印象深刻,他說P1非常快,快到你要重踩油門前最好先想想你自己在作啥?因為它
真的非常快,快到遠超出你對一部超跑會有的想像與期待,而且優異的空氣力學設計也很
容易會讓人對速度產生錯覺,實際車速很容易會超出自己的體感速度,所以,在駕駛P1之
前,真的需要做好一切準備。細心的讀者看到這裡可能會想問,紐柏林北跑道最速單圈還
沒作,但已在Top Gear使用的跑道進行密集測試,那單圈成績哩?我當然在私底下也問了
Chris Goodwin,目前Top Gear單圈排行榜最快的是Pagani Huayra作出的1分13.8秒,那
P1的成績是?他笑笑的說:目前還不能告訴你,但絕對比它快!

可主動調整角度與高度的後尾翼,會隨車輛的動態表現與速度而作出最佳化的調整。

這個答案或許無法讓人滿意,但對我而言,這個數字已經為The Work Shop活動劃下了完
美句點。


參訪感言~P1速度很快是一定,但到底有多快?
這是我第一次造訪McLaren,從通過警衛、看到MTC的第一眼以及走進那過去只能從圖片觀
賞的大廳,隔著玻璃觀看技師組裝最新的2013年式F1賽車,還有走過一整面擺放歷年賽事
冠軍獎盃的走廊,光是身處這樣的環境,已經不難想像在這裡工作的一堆專家是用何種態
度來看待P1,它的誕生必然是偉大的,即便到目前為止,McLaren對這部車的部分細節仍
有所保留,限量375部的銷售速度也不像對手那樣以驚人速度秒殺完售,但千萬別因此而
小看P1,因為光是一個數據就已經透露出它的本事,600kg下壓力,即便是Bugatti Veyron
也無法達到這個數字,P1在賽道上有多快,不難想像。

前保桿裡頭也設置了一個活動導流翼,會隨操控與重心轉移而作動,藉此調整車身重心而
提高操控穩定性。

在2005年,McLaren耗資八億英鎊興建MTC(McLaren Technology Center),讓自己從F1
車隊搖身成為一家超跑車廠,第二期計畫又投入四千萬英鎊在MTC旁邊興建了面積達3.2萬
平方呎的MPC(McLaren Production Center),作為一系列新車的組裝中心,共有超過
300名員工於2012年開始組裝MP4-12C。原廠在此次活動中也特別帶我們參觀了MPC及建構
中的P1生產線,最多將有12部P1同時進行生產,每部P1會在同一個工作站組裝完成,預計
最快在6月就會開始測試並量產。



http://www.carnews.com/article.php?id=32829
http://www.carnews.com/article.php?id=32830
http://www.carnews.com/article.php?id=32831
http://www.carnews.com/article.php?id=32832

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Tags: 賽車

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Puput avatar
By Puput
at 2013-08-14T14:43
修好多次啊XD
Agatha avatar
By Agatha
at 2013-08-16T12:04
這驚人的編輯次數是怎麼回事
Bennie avatar
By Bennie
at 2013-08-18T09:26
It had already done.
Liam avatar
By Liam
at 2013-08-20T06:47
我以為導熱最好的是銅?
Isabella avatar
By Isabella
at 2013-08-22T04:09
我記得國中or高中理化有教XD 金超貴阿
Zora avatar
By Zora
at 2013-08-24T01:30
銅是最好的材料不過...這玩意兒容易氧化成銅綠呀...
Robert avatar
By Robert
at 2013-08-25T22:51
還是沒編好 sorry 再修改
Vanessa avatar
By Vanessa
at 2013-08-27T20:13
導熱傳熱最好是銀...但是黃金是最好的反射材料..而且最穩定
Carolina Franco avatar
By Carolina Franco
at 2013-08-29T17:34
導熱率最好的是鑽石,遠大於銀
Hamiltion avatar
By Hamiltion
at 2013-08-31T14:56
銀是"導電"最好吧
Catherine avatar
By Catherine
at 2013-09-02T12:17
我錯了,的確銀是導熱&導電率皆最好的金屬
Dinah avatar
By Dinah
at 2013-09-04T09:38
導熱最好的世銀 可是會氧化 金在抗氧化和導熱比較平衡
Rae avatar
By Rae
at 2013-09-06T07:00
飛機引擎也用了很多黃金
Dorothy avatar
By Dorothy
at 2013-09-08T04:21
下一代 是不是該推出 六輪驅動了

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Madame avatar
By Madame
at 2013-08-11T21:10
紅牛領隊Horner認為隊內的確需要主力車手,但是無論將來接替Webber的是Alonso、 Raikkonen還是誰,只要新來的車手比Vettel拿分更多,他就是會是車隊一哥,而且Vettel 的態度也不會左右他在紅牛的新隊友人選。 紅牛老將Webber打定主意本賽季結束後離開這支“對Vettel過度偏 ...

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