MotoGP 技術雜談:工廠賽車的後搖臂

FIM 2020' MotoGP 新賽季到現在依然無法確定未來的方向,MotoGP 官方推廣/策劃公司、在社交頁面推出了一些賽場內的技術花邊簡介,刷一下存在感、供大家過日子用。

後搖臂(也稱之為後平叉)是賽車裡面一個相當酷的組成部分,它必須一圈又一圈地承受著巨大的力量,同時也能夠在保證賽車抓地力的情況、作上下活動。近幾十年來,後搖臂經歷了一些變化,其中一些更引人注目的變化是從上加強肋(Over-Slung,後搖臂的加強樑在上)到下加強肋(Under-Slung,後搖臂的加強樑在下)的設計,以及在材料上、從從鋁合金到碳複合材料的選用。現在,讓我們來看看為什麼後搖臂是賽車中最堅硬的、同時又是很酷的組件之一。

下面的圖片,Yamaha YZR-M1 的碳纖維後搖臂。

當 Yamaha 的碳纖維後搖臂在 2019 賽季下半年亮相時,賽場裡的每一雙眼睛都在注視著它。這是他們第一次把它帶到賽道上,而且還加上了一個新的排氣管。

碳纖維是一種非常有用的材料,碳部件是由分層的碳纖維製成的,正是這個分層結構的製作過程,使它成為一個便於調整的材料。在摩托車比賽中,這意味著後搖臂的強度是可以增加或者是減少的,只需在一些部分增加更多的層數,甚至不同類型的碳編織,就可以增加強度。

當 Yamaha 嘗試他們的碳纖維後搖臂時,他們發現減輕的重量使後端的加速更精確,賽車更容易改變方向。然而,他們也發現了一些負面影響,但車手們沒有詳細說明。


MotoGP 技術雜談:工廠賽車的後搖臂


下面的圖片,杜卡迪賽車的後搖臂。

杜卡迪是近代第一家全部賽車都使用碳纖維後搖臂的隊伍。他們的碳纖維後搖臂有很多版本,都有著不同的優點和缺點。

杜卡迪的碳纖維後搖臂有一個需要注意的部分,那就是搖臂前端與末端形成了一個較大的陡峭度(注:從 “ 肥大 ” 的前端、急速縮減為細小的後端)。如果我們回到上加強肋和下加強肋的區別,採用了下加強肋設計的後搖臂、可以更好地控制來自高速轉向時所產生扭曲力(Twist),因為受力的屈曲線、低於主樞軸(後搖臂與車架連接的主軸)到後輪軸的軸線。

儘管後搖臂不想承受扭曲力,但在大角度的轉向時,如果扭曲力的作用太大、而後搖臂抗壓的剛性不足的情況下,會改變了後輪與前輪的角度,從而導致了轉向出現問題。因此,隨著馬力和速度的不斷增加,MotoGP 的工廠賽車現在已經轉向了下加強肋式的設計。而且,因為這個設計更硬、並使用較少的材料,卻可產生相同的特性,所以現在下加強肋式的設計、已經做得可以比上加強肋式設計的後搖臂輕。


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下面的圖片,Suzuki GSX-RR 工廠賽車的後搖臂。Suzuki 是兩個尚未開發碳纖維後搖臂裝置的工廠之一。

正如我們所知,相比起碳纖維,鋁是一種較重的碳材料、強度也不如前者。然而,這並不意味著 Suzuki 的後搖臂就會比其他人的設計差。我們知道的一件事是,GSX-RR 具有難以置信的轉向性能,米勒(Jack Miller)在整個 2019 年裡就經常說,他不敢相信 Suzuki 賽車能以這麼好、又這麼快的速度過彎。

有了流暢的直列四汽缸引擎、和可能比他們的競爭對手之碳纖維後搖臂更符合自身的組件,Suzuki 現在似乎在高興於他們找到了一個屬於自己的解決方案。


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下面的圖片,Aprilia 阿普利亞 RS-GP 工廠賽車的後搖臂。阿普利亞是另一家沒有采用碳纖維後搖臂設計的工廠。在 2019 賽季,人們看到了他們在測試多個版本的鋁合金後搖臂。

要找一個完美的後搖臂是一件非常棘手的事情,一個後搖臂的剛性,在應對垂直力量上的設計必須與應對橫向力量、屈曲力之間取得平衡。在設計上,後搖臂的垂直強度非常重要,它必須有足夠強大(垂直剛性),以抵禦令人難以置信的力量時,還需要通過它來為加速助力。不僅如此,剎車時也對垂直剛性有著高需求。

但橫向的強度同樣是至關重要,後搖臂需要足夠的橫向強度,從而讓賽車可以在一個令人難以置信的高速之下實現轉向,但它也需要允許適當的橫向(側對側)彎曲量,這樣後搖臂才可以幫助懸掛系統吸收顛簸和找到抓地力。如果沒有足夠的彈性,會有很多來自路面顛簸的反饋,輪胎會產生更多的偏轉、導致了過熱。當然,彈性太多的話、會讓賽車變得不穩定,同樣地輪胎也會過熱。


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下面的圖片,Honda RC213V 賽車的碳纖維後搖臂。由於有表面的覆蓋件,所以我們很難看到裡面的真實構造形式。

在 2020 年的季前賽測試中,杜卡迪正在測試一種以新的編織方式製作而成的碳纖維後搖臂。很有意思的是,與其他工廠的後搖臂相比,RC213V 碳纖維後搖臂的下方,有一條小小的後製動卡鉗冷卻管道,這條管道沿著後搖臂的底部安裝,引導氣流直接向上吹入後製動卡鉗。相對整臺賽車來說,後卡鉗是一個很小的部件,這個設計對性能的提高也有限,但它(管道)真的非常酷。


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下面的圖片,KTM RC16 工廠賽車在 2019 年時使用的碳纖維後搖臂。

在換裝了碳纖維後搖臂之後,小 E(Pol Espargaro,艾斯帕加羅)立即對此表示了肯定,稱這有助於提高轉向性能、延長輪胎壽命!他對這件事(換裝碳纖維後搖臂)非常肯定,以至於他一試完之後、就馬上要求把自己所用的兩輛賽車都使用了此新裝備,不再使用鋁合金制的後搖臂。


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