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拯救周冠宇的Halo,还有没有更广泛的用途?

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曾经被嫌弃的“人字拖”Halo拯救了周冠宇,事实又一次验证了其重要程度,或许在未来安装到民用车上,并不遥远。

作者 | 加贺

编辑 | 加贺

当周冠宇驾驶的阿尔法·罗密欧赛车以倒置的姿态冲向看台的时候,几乎让所有观看这次2022F1英国大奖赛的观众捏了把汗。

事故发生得非常突然:周冠宇正常行驶,但是身旁的梅赛德斯车队的拉塞尔和红牛车队的加斯利因为争抢线路而发生剐蹭,前者驾驶的赛车打转后以每小时200英里的速度撞击了周冠宇赛车的右后侧,导致阿尔法·罗密欧赛车倒扣滑行冲出赛道,并且最终翻出了护墙。

万幸的是,周冠宇并无大碍,并且还发了微博报平安:“我没事,很幸运还可以站在这,今天Halo救了我。”

周冠宇成为了Halo系统拯救的又一位职业车手,多次赛场事故证明,Halo对于赛车运动无比重要。

在2020年举办的F1巴林站发生了堪称近年最惨烈的事故,彼时34岁的格罗斯让与红牛二队车手科维亚特的车头发生碰撞后改变方向,径直撞向场边护栏,瞬间燃起火光一片。不少人都认为他凶多吉少,然而不久后就有一个身影从火光中走出,并且迅速跳上停在一旁的安全车,除了隔热的赛车服,Halo系统也非常关键。此前,格罗斯让还公开表示不支持这套系统,但经过此次事件也改变了他的看法。

同样的,Halo也拯救过2018年F1比利时站的阿隆索、2021赛季蒙扎站的汉密尔顿,可谓救人无数。

那么她究竟是何方“神圣”?

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1.

拯救过无数车手性命

却也曾经被嫌弃

众所周知,人的头部是非常重要的,而在理论上最高时速可达 960公里/小时的F1赛车上,除了佩戴头盔,赛车手的头部基本上暴露在外,很容易受到撞击或是外来碎片的侵袭。

Halo系统于2018年引入F1,正是一种设计于方程式赛车为主的开轮赛事中,为车手提供充分头部保护的系统,其在英文当中的意思是“光环”,但因为外形酷似人字拖,因此也得来了这一外号。

Halo是国际汽车运动联合会(简称:FIA)强制要求安装的,其主体是在赛车驾驶位上方安装的一个钛合金保护圈,总重量约为7公斤,并且有三个支点连接车身。生产一个Halo系统需要大约70公斤的Ti6Al4V 5级钛合金,成本高达15000欧元左右(约合人民币10万元),这当然不算便宜。

同时,Halo必须从上方和侧方能够承受大约12吨的重量压力,并坚持5秒,还要保证驾驶舱或Halo本身的任何部分都不会出现问题,毫无疑问,这是现在F1赛车上最强悍的部件。

据F1官方的描述是:它可以承受一辆双层巴士的重量。

除了承重外,halo系统还能保护车手的头部,阻挡在车祸发生时飞溅而来的碎片,亦或是碰撞墙壁和障碍物。

当周冠宇的赛车翻车后先是防滚架经过高强度摩擦磨掉之后,Halo就开始撑着地面,以免他的头部直接接触地面,周冠宇在事发后表示,之所以说Halo救了他,在车滑行的时候,一直是Halo顶着他的。

然而就是这样一个如今被人人称赞的发明,在设计和投入使用之初并不被广大车手所接受。

当时,FIA决定强制要求赛车安装Halo时,还和10个车队发起过投票,结果却一边倒:1票赞成,9票否决。有意思的是,提出这项议题的奔驰车队也投出了反对票,而他们提出的问题大概有以下几点:

一是影响美观,加装Halo对于F1赛车的气动外型有了明显的改变;二是增加一个7公斤重的物体,势必会增加风阻,影响车手成绩;三是,“人字拖”在中间的那条杠会阻挡车手视线;四是研发成本大大增加;五是车手在发生事故后,逃亡时间会增加......

当时梅赛德斯奔驰车队的管理人员甚至如是吐槽:“如果有一把锯子,我第一个把Halo锯掉。”包括阿隆索在内的多位车手也表达了对Halo的不习惯,认为其可有可无。

虽然不可能避免Halo的负面影响,但与救人一命相比,这点影响就显得无关痛痒了,而随着Halo不断在赛场上“大发神威”,这些质疑烟消云散。

Halo对于F1赛车是如此重要,那么是否应用到生活中或许会成为将来无数人讨论的命题。

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2.

我们能否在生活中见到Halo?

如今,随着科技进步,“无人驾驶”技术广为流传,很多私家车都配备了事故预警的相关系统,例如可以提高汽车制动稳定性、防止侧滑和跑偏的防抱死制动系统(ABS),这些被称之为“主动安全”系统,此类型的重点在于提前预警躲避灾祸。而当面对无法避免的事故,采取一些像安全气囊、安全带一样的保护措施则称为“被动安全”。

在事故发生后,利用车体结构保护驾驶员,给其足够的空间生还,普通汽车有典型“舱”的结构,然而像F1这种赛车,为了减少阻力 ,“舱”的结构则被尽量简化,车手的头部就露在外面,而如今的Halo则又相当于为赛车加了一个“保护舱”。

因此,不论是Halo也好,还是安全气囊也罢,保护车内乘客安全的目的是相同的,而事实上,纵观汽车的发展史,很多安全措施都是赛车上运用,然后再改良安装到民用车上的,赛车应用似乎成为检验安全措施成熟度的一个评判标准,就比如我们最熟悉的安全带。

1902年的纽约,一场汽车竞赛上,参赛选手沃尔特·贝克工程师害怕翻车受伤,在自己的“鱼雷牌”赛车上钉上了几根绳带,参赛时就把自己和马达技工紧紧系好。后来他们果然在比赛中发生意外,围观群众被无辜波及,然而绑了皮带的两位车手却幸免于难,这也就成为了后来汽车安全带的雏形。

到后来的1922年,赛车开始全面使用安全带。1955年,美国福特汽车也装备了安全带,而如今大多数使用的“三点式”安全带却是瑞典人尼·波林于1957年到了美国沃尔沃公司后发明的。

然而,赛车与民用汽车虽然交集密切,但在安全系统方面却走向了完全相反的道路,赛车因为要考虑的因素很多,因此钟情“减法”,对安全系统优中选优,而家用汽车则将安全性能当作第一要义。

虽然,近些年国内车祸发生概率有所下降,但据智研咨询显示,2021年国内因为道路交通事故死亡人数仍然有43098人,汽车安全部件制造面临广阔的市场。

或许,Halo未来也可以应用到民用车上,而其背后的发明公司与汽车行业有着千丝万缕的联系。

Halo系统的供应商是CP-Tech,总部位于德国,是上海电气旗下上海集优机械有限公司下属内德史罗夫的子公司。

它致力于研究高性能车辆和系统研发制造,业务广泛到特种车辆、赛车,甚至航空航天产业领域,在稀有金属加工制造、前瞻技术研究、试制及小批量生产领域也颇有研究。

上海集优机械有限公司则是国内的紧固件供应商,以品种最全、规格最齐著称,而其背后倚靠的上海电气在火电、风电、核电等传统领域,还将业务“触角”伸到了节能环保、储能、工业互联网、智慧城市、新能源汽车等新兴业务范畴,Halo系统就是上海电气旗下诸多高端技术产品之一。

然而目前Halo造价昂贵,约10万元甚至相当于一辆小轿车的价格,因此如果要研发类似功能的安全系统,需要或是选用性价比更高的材料,或是使用在最关键的区域。

目前,民用轿车的车身材质主要应用三种钢材:高强度钢、超高强度钢、热成型钢,它们的屈服强度(抵抗微量塑性变形的能力)由低到高排列。屈服强度最高的热成型钢因为车身轻量化的趋势不可能应用于全部车身,所以热成型钢往往应用于关键时刻“吃劲”的地方。

例如前防撞梁(减轻车辆受到震动力的一种装置,位于车头部位)就不允许用热成型钢,这会导致因质地过硬而在低强度人车碰撞时损害行人,而世界范围内的碰撞测试机构也不允许汽车前防撞梁质地过硬。

同时,如今汽车车身都是带有溃缩吸能(在汽车碰撞时,让一部分机构先溃缩,吸收一部分的撞击能量,从而减少传递到驾乘室的撞击力)的安全车身,从而降低事故发生时人体的减速度。

但每个品牌对于车身设计的理念不同,所以溃缩区面积和能量传导方式也截然不同,于是便引出了各个品牌不同的应用材料,这其中蕴藏着其对汽车结构的理性规划和对人类生命安全的尊重。

在发生事故两小时后,周冠宇平安走出医疗中心,随即阿尔法·罗密欧车队也确认周冠宇将参加本周进行的F1奥地利大奖赛,这当然是一个万幸的结局,而随着Halo在F1赛场上屡建奇功,或许部分车企已经关注到了其巨大的价值,在未来的民用车上见到“人字拖”似乎并不遥远了。

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