剎車盤能上天 航天飛機(jī)中的賽車科技
如今越來越多的汽車廠商開始用飛機(jī)甚至火箭跨界宣傳自己的汽車使用航空空航天技術(shù),相當(dāng)高大上。有沒有想過有沒有技術(shù)是從汽車開始,然后發(fā)展到航空空航天領(lǐng)域的?真的有!本期,我將和大家談?wù)勂噭x車和航天飛機(jī)的關(guān)系。
或許有些粉絲還記得這樣一個(gè)舊聞。2021年5月,Brabham推出全新超跑BT62,全球限量70臺(tái),售價(jià)140萬(wàn)美元。該車采用全碳纖維車身,超跑標(biāo)準(zhǔn)中置發(fā)動(dòng)機(jī)布局,車身重量972kg,5.4L V8自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),最大功率700馬力,匹配6速串聯(lián)變速箱。
2021年初,澳大利亞車手盧克·尤登駕駛計(jì)劃中的芒特全景賽道以1分58秒69的成績(jī)拋出,成功打破賽道最快單圈紀(jì)錄。
大多數(shù)人可能只是路過這輛車,覺得它只是一個(gè)獨(dú)立汽車廠的奇怪東西。然而,你可能不知道布拉姆為美國(guó)航天飛機(jī)的研發(fā)做出了一些貢獻(xiàn)!
故事必須從整整60年前開始。1960年,兩位澳大利亞人,工程師羅恩·陶拉納克和車手杰克·博拉翰姆,成立了“賽車發(fā)展公司”,專注于一級(jí)方程式即F1賽車的生產(chǎn)。當(dāng)時(shí),杰克·博拉翰姆已經(jīng)是兩屆F1世界冠軍。
1961年,該公司開發(fā)了第一輛名為“BT3”的賽車,它是根據(jù)品牌創(chuàng)始人布拉姆和陶拉納克的首字母命名的。1962年,公司開始組隊(duì)參加F1比賽。這個(gè)團(tuán)隊(duì)以創(chuàng)始人布拉班姆的名字命名,他自己開車出去了。
不出意外的話,前兩年的成績(jī)并不是很好,但是后續(xù)的發(fā)展還是比較順利的。1966年,40歲的杰克·博拉翰姆第三次獲得F1冠軍,成為唯一一位在F1頂級(jí)世界駕駛自制汽車獲得世界冠軍的車手。
1970年,Brabham在賽季結(jié)束后正式退役,并將公司股份賣給了Tauranac。然而,1971年的成績(jī)并不突出,因此公司被伯尼·??巳R斯頓壟斷,伯尼后來成為F1的知名掌門人。說到這里,你覺得這個(gè)團(tuán)隊(duì)有點(diǎn)意思嗎?
20世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)70年代,車隊(duì)進(jìn)入了一個(gè)新的階段,開始采用大膽的技術(shù),例如空空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)扇賽車,這在F1歷史上是非常經(jīng)典的。此外,它還采用了油氣懸掛系統(tǒng),這成為了當(dāng)今民用汽車的成熟功能。
1978年,著名車手尼基·勞達(dá)在這里工作,幫助車隊(duì)獲得了年度第三名,這是他們?cè)?0世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)70年代最好的成績(jī)??陀^來說,這一時(shí)期的車隊(duì)排名并不是很出彩,但因?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新,已經(jīng)成為F1歷史上最著名、最有影響力的車隊(duì)和賽車廠商之一。
1976年,Brabham公司推出了當(dāng)年的新款BT45賽車。這款車配備了阿爾法·羅密歐開發(fā)的3.0升臥式12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。它的主要問題是發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性稍差,導(dǎo)致這款車性能差,完成率低,從來沒有拿過冠軍。
但是,BT45在制動(dòng)系統(tǒng)方面有一項(xiàng)新技術(shù),那就是碳碳復(fù)合制動(dòng)盤。這是一種以石墨為基體,經(jīng)過碳化處理的全碳復(fù)合材料。目的是耐高溫,使賽車連續(xù)制動(dòng)的熱衰減很小。
在隨后的幾年里,這項(xiàng)技術(shù)逐漸成熟,成為了很多F1賽車的標(biāo)配,因此Brabham公司可以說是在賽車的制動(dòng)領(lǐng)域,甚至是當(dāng)今高性能汽車的制動(dòng)技術(shù)上,都是先行者。
剎車盤拯救了航天飛機(jī)項(xiàng)目同樣在1976年,美國(guó)宇航局剛剛完成阿波羅登月,并正在開發(fā)一個(gè)新的太空項(xiàng)目,即后來的航天飛機(jī)。
很多人認(rèn)為Tai 空計(jì)劃是無(wú)成本的,而航天飛機(jī)恰恰相反。它的初衷是建造一個(gè)低成本的可重復(fù)使用的航天器,讓人們能夠以相對(duì)合理的價(jià)格在地球和Tai 空之間來回飛行。因此,所有的設(shè)計(jì)都以便宜耐用為目標(biāo),盡管實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。
開發(fā)過程中遇到的一個(gè)巨大問題是,車輛在重新進(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)高速與空氣體發(fā)生摩擦,導(dǎo)致高溫超過數(shù)千攝氏度。之前的泰泰空飛船使用的是一次性燃燒材料,使用后報(bào)廢,但航天飛機(jī)做不到,所以必須完好無(wú)損后才能重復(fù)使用。
承受如此高溫的理想材料是鈦合金。但是鈦合金的成本太高,所以整個(gè)航天飛機(jī)只能使用和普通飛機(jī)幾乎一樣的鋁合金。
然而,鋁合金的一個(gè)致命問題是耐熱性差。當(dāng)溫度超過200攝氏度時(shí),材料的性能開始迅速下降。如果直接進(jìn)入大氣層,航天飛機(jī)將直接解體。人們必須找到一種理想的材料來防止熱量進(jìn)入飛機(jī)。如果這個(gè)問題不能解決,整個(gè)項(xiàng)目將徹底失敗。
就在我不知道該怎么辦的時(shí)候,可能一個(gè)R&D車隊(duì)的工程師是F1賽車迷,碰巧看到了Brabham BT45使用的碳碳復(fù)合制動(dòng)盤,想到它或許還能抵御大氣的持續(xù)燃燒?
原來這是一種非常厲害的材料,于是將當(dāng)時(shí)還是黑科技的碳碳復(fù)合材料應(yīng)用到航天飛機(jī)上,成為至關(guān)重要的機(jī)身隔熱瓦,實(shí)現(xiàn)了從汽車到航空航天的轉(zhuǎn)變!
1981年4月12日,美國(guó)哥倫比亞號(hào)在加利福尼亞起飛,這是航天飛機(jī)的首次飛行。繞地球飛行36圈后,航天飛機(jī)以10倍音速進(jìn)入大氣層,高速空空氣摩擦導(dǎo)致機(jī)身表面溫度超過1200℃!然而,碳碳材料經(jīng)受住了考驗(yàn),保護(hù)了飛機(jī)和宇航員,最終哥倫比亞號(hào)順利返航,從而開啟了一個(gè)新時(shí)代。
這種材料好不好,但也有一個(gè)小問題,重量。盡管碳基材料與金屬相比已經(jīng)很輕了,但眾所周知,我們現(xiàn)在都在使用碳纖維來減輕重量。即便如此,與航空航天領(lǐng)域相比,它的重量還是太重了。如果覆蓋全機(jī),就不會(huì)飛,所以只能用在機(jī)頭和機(jī)翼前緣溫度最高的關(guān)鍵位置。
不幸的是,2021年,哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在返回大氣層時(shí),由于起飛時(shí)泡沫脫落,刺穿機(jī)翼的碳碳復(fù)合絕緣層而墜毀,造成7名宇航員死亡。
如今,汽車上使用的所謂碳陶瓷剎車盤是后來出現(xiàn)的改進(jìn)版本。在碳纖維中加入碳化硅相對(duì)容易加工,性能更穩(wěn)定,耐熱性相同。歸根結(jié)底是價(jià)格比較便宜,但是它的摩擦系數(shù)稍微差一些,所以高性能賽車或者飛機(jī)的剎車還是用碳碳材料。
經(jīng)過40多年的發(fā)展,碳材料已經(jīng)從原來的賽車、航天飛機(jī)的黑科技逐漸進(jìn)入人們的家用車,但不管怎么說,碳陶瓷剎車的價(jià)格還是挺貴的,目前也只能是有錢人的玩具。如果你有一輛帶碳陶瓷剎車的車,你可以自豪地說,我的車的剎車盤NB可以上天了!
>>點(diǎn)擊查看今日優(yōu)惠<<
使用微信掃描二維碼
即可進(jìn)入交流群
使用微信掃描二維碼
使用微信掃描二維碼
即可進(jìn)入交流群
使用微信掃描二維碼