McLaren与Bcomp推出首款可再生亚麻纤维F1赛车座椅
据英国McLaren透露,一项可能进一步变革赛车运动乃至更广领域的开创性突破,是一款天然纤维赛车座椅,被认为是首个采用可再生纺织纤维制造的Formula One(F1)赛车部件。
与可持续轻量化制造商Bcomp(瑞士弗里堡)合作,为Carlos Sainz和Lando Norris打造的新型赛车座椅,通过织物架构优化亚麻纤维力学性能,开发出具备所需强度和刚度的座椅,却比碳纤维对应件降低75% CO₂足迹。类似地,相比1981年McLaren MP4/1 F1赛车引入首个碳纤维单体壳底盘——据称深刻影响至今赛车设计——亚麻纤维成本显著更低、减震、增强安全,是更可持续的替代方案。
"天然纤维复合材料的应用是McLaren开创性复合材料创新的最新例证,"McLaren F1车队总监Andreas Seidl解释。"这不仅提供与碳纤维相当的性能,还代表我们不断演进的可持续发展计划又一进步,彰显我们助力F1将雄心勃勃的可持续战略转化为行动的承诺。"
"几十年来,F1一直是技术创新实验室,改变的不只是赛车运动,还有汽车工业乃至更广领域,"McLaren F1技术总监James Key补充。"运动必须继续开发越来越环保的选项,我们对天然纤维复合材料的开发应用,正是加速这一进程以及向清洁出行持续演进的例证。"
McLaren指出,亚麻主要用于亚麻制品生产,是极其多功能的植物。此外,亚麻是CO₂中性原料,纤维可生物降解。座椅寿命结束时,可研磨成新基材或热回收无残留废物,而非进入填埋场。
受叶背细脉启发,Bcomp专有powerRibs技术在座椅一侧形成3D网格结构,用于增强Bcomp纺织亚麻纤维增强织物ampliTex。通过拧合亚麻纤维形成粗纱,powerRibs据称充当粘结其上的ampliTex亚麻织物的骨干。
据McLaren F1车队介绍,原碳纤维座椅设计经Bcomp逆向工程,新设计经优化由McLaren制造。座椅在季前测试中运行无问题。
"可持续性和脱碳是全球议题,很高兴见赛车运动拥抱碳替代品,为大规模出行应用广泛采用铺路,"Bcomp CEO兼联合创始人Christian Fischer呼应McLaren团队观点。"McLaren始终是复合材料和可持续性领域的先锋,感觉是完美匹配,与如此尊贵品牌合作是巨大荣誉。"
为何McLaren选择从赛车座椅切入而非其他部件?
据车队介绍,基于当前F1技术规则,他们在该区域看到明确技术应用机会。2019年起,F1强制车手最低重量80公斤。体重不足者须用配重补齐,但配重必须置于车手座椅周边区域,而非可改善重量分布的其他车身区域。
"2019年新规引入后,座椅成为车手重量预算一部分,因此被过度设计,"McLaren F1首席复合材料工程师Steve Foster解释。"Carlos和Lando体重分别72公斤和68公斤,有充足余地用额外生物复合材料确保这一安全关键部件的充分强刚度。"
McLaren补充,这种充分强刚度源于亚麻纤维管状结构,提供低密度高刚度,兼顾减重与改善阻尼、抗断裂/扭转/压缩。团队称亚麻纤维显著更轻,比任何同等碳材料轻9%。
"当我们说'显著更好',指得是得益于Bcomp ampliTex亚麻织物和powerRibs技术的五倍提升,"车队表示。更大振动吸收和抗冲击性使天然纤维材料非常适合驾驶员座椅。改善舒适性、减少驾驶舱振动,可缓解驾驶员疲劳,尤其在长距离比赛和激进路肩赛道上。
亚麻纤维的安全性增强在McLaren眼中也是改进。断裂时不像碳纤维易脆性断裂飞溅。"ampliTex和powerRibs复合材料不那么脆,虽仍会断裂,但较软碎片在powerRibs帮助下保持附着于主结构,有助耗散能量,"Fischer解释。延性断裂行为在F1赛车其他方面也显示前景,如前翼端板和底板,可减少碎片和碰撞中刺穿风险。
此外,2021年将引入预算上限,许多F1车队需在保持提升性能前提下降本。McLaren团队称车队必须更聪明工作,Bcomp方案原材料成本较传统碳纤维降至多30%,显著节省可腾出预算探索其他提升车辆性能途径。
"我们看到显著潜力在于非关键、半结构区域,如驾驶员座椅及车外,"Fischer说。而Foster透露,车外才是天然纤维复合材料进一步采用的直接空间:"智能使用时,亚麻纤维减重降本,同时保持甚至提升性能。车外潜在应用广泛,包括维修装备、卡车面板、包装箱、计时看台和模具工具。"
McLaren团队表示,天然纤维复合材料赛车座椅只是开始。"这座椅是天然纤维复合材料在F1成功应用的第一步,"Seidl总结。"与Bcomp合作,我们可识别其他可用可持续替代品替换的部件,具备等效重量和性能。通往碳中和没有银弹,我们必须持续评估赛车和运营每个要素,找出提升性能、驱动效率、减少环境影响的方式。"
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