来自Brabham
[汽车之家 车坛轶事] 现在越来越多的汽车厂商开始跟飞机甚至火箭跨界,宣传自己的车使用了航空航天科技,显得相当高大上,那你有没有想过,是否有什么科技是从汽车开始再发展到航空航天领域的呢?还真有!这期跟各位聊聊汽车刹车跟航天飞机的关系。
或许有些车迷还记得这么一个老新闻,2018年5月,Brabham公司推出了一款全新超跑BT62,全球限量70台,售价高达140万美元。这款车采用全碳纤维车身,超跑标准的中置发动机布局,车身全重972公斤,装备5.4升V8自然吸气发动机,最大功率700马力,匹配6速序列变速箱。
2019年初,澳洲车手Luke Youlden驾驭这款策划再全景山赛道 (Mount Panorama Circuit) 抛出1分58秒69的成绩,成功打破该赛道最快圈速纪录。
多数人可能对这个车只是一扫而过,觉得又是某个独立小车厂出的奇怪玩意罢了,然而你可能不知道,Brabham这家公司对美国航天飞机的研发做出了一定的贡献!
故事得从整整60年前说起。1960年,两名澳大利亚人,工程师Ron Tauranac和车手Jack Brabham创立了“赛车发展公司”,专注于生产一级方程式也就是F1赛车。当时的Jack Brabham已经是两届F1年度世界冠军。
1961年公司研发了第一款赛车称为BT3,是根据品牌创始人Brabham和Tauranac姓氏首字母缩写得来的。公司于1962年开始组队参加F1赛事,车队以创始人Brabham的名字命名,同时他本人也亲自驾车出征。
不出意外的,头两年的成绩并不是很好,不过随后的发展比较顺利。1966年,40岁的Jack Brabham第三次赢得F1总冠军,成为迄今位置F1车坛上界唯一一位驾驶自造赛车获得世界冠军的车手。
1970年,Brabham在赛季结束后正式退休,并把公司股份卖给了Tauranac,但1971年的成绩并不出众,于是公司又被专卖给了伯尼·埃克莱斯顿,这个人后来成了我们众所周知的F1掌门人。说到这大家是不是觉得这个车队有点意思了。
进入70年代,车队进入新阶段,开始采用大胆技术,例如在F1历史上非常经典的空气动力学“风扇赛车”,此外还采用了液气悬架系统,成为当今民用汽车的成熟功能。
1978年著名车手尼基·劳达在此效力,帮助车队获得年度第三,这是他们70年代的最好成绩。客观来说这段时期车队的排名不算很辉煌,但因为技术上的创新使之成为F1历史上最著名和最有影响力的车队和赛车制造商之一。
1976年,Brabham公司推出了当年的新品BT45赛车,这款车装备阿尔法·罗密欧研发的3.0升平卧12缸发动机,它的主要问题是发动机可靠性略差,导致这款赛车的表现不太好,完赛率不高,也从来没有获得过冠军。
不过BT45在刹车系统方面有一个新的科技,那就是碳-碳复合材料刹车盘。这是一种以石墨为基体,通过碳化处理后得到的一种全碳质复合材料,目的是为了耐高温,使得赛车连续刹车的热衰减很小。
这项技术在之后几年逐渐成熟,成为很多F1赛车的标配,因此Brabham公司可以说在赛车刹车领域乃至当今高性能车的刹车技术方面都开了先河。
刹车盘拯救了航天飞机项目
同样是在1976年,美国宇航局刚刚结束了阿波罗登月,正在研发一个新的航天项目,也就是后来的航天飞机。
很多人觉得太空计划都是不计成本的,但航天飞机恰恰相反,它的初衷就是建造一个低成本的可重复利用的航天器,让人们能以相对合理的价格像坐飞机一样往返于地球和太空之间,因此一切设计都是以便宜和耐用为宗旨,尽管实际上它远远没有达到预期的目标。
研制过程中遇到的一个巨大难题是载具在重返大气层时会与空气高速摩擦产生超过上千摄氏度的高温,以前的太空飞船都是使用一次性烧灼材料,用完就报废,但航天飞机不行,必须能保证完好无损之后重复使用。
想要承受这么高的温度最理想的材料是钛合金,然而钛合金的造价太高,所以整个航天飞机只能采用和普通飞机几乎无异的航空铝合金材料。
但铝合金有个致命的问题就是耐热性不好,温度超过200摄氏度以上材料性能就开始迅速下降,如果就这么直接进入大气层,航天飞机将直接解体。人们必须找到一种理想的材料把热量隔绝在飞机之外。如果解决不了这个问题,那么整个项目将彻底失败。
正当不知如何是好的时候,没准某个研发团队的工程师是F1赛车迷,正好看到了Brabham BT45所使用的碳-碳复合材料刹车盘,觉得或许也能抵御大气层的持续烧灼?
事实证明没错,这是非常厉害的材料,于是在当时还算黑科技的碳-碳复合材料被应用到了航天飞机上,成为至关重要的机身隔热瓦,实现了从汽车到航天领域转变!
1981年4月12日,美国“哥伦比亚”号在加州起飞,这是航天飞机的历史首次飞行。在绕地球飞行36圈后,航天飞机以10倍音速进入大气层,高速空气摩擦使机身表面温度超过1200℃!不过碳-碳材料经受住了考验,保护了飞机和宇航员,最终哥伦比亚号顺利返航,从此开启新时代。
这种材料好是好,不过也有一个小问题,重量。尽管碳基材质相比金属已经算轻的,众所周知我们现在都用碳纤维来减重,即使如此它的重量相对于航天领域来说还是太重,如果覆盖飞机全身的话那它就飞不起来了,所以只能用在关键的机头和机翼前缘温度最高的位置。
遗憾的是2003年哥伦比亚号航天飞机因为起飞时掉落的泡沫击穿了机翼的碳-碳复合材料隔热层导致返回大气层时烧毁失事,7名宇航员丧生。
如今汽车使用的所谓碳陶瓷刹车盘是后来出现的改进版,它在碳纤维中加入碳化硅,相对易于加工且性质更稳定,耐热性能也差不离,归根结底价格便宜一些,不过它的摩擦系数稍微差了点,所以高性能赛车或者飞机的刹车还是使用碳-碳材质。
经过了四十多年的发展,碳材质已经从最初的赛车黑科技和航天飞机逐渐走入了人们的家用汽车,但无论如何碳陶瓷刹车的价格还是挺贵的,目前终究还只能是有钱人的玩具。如果你拥有一辆碳陶刹车的车,可以很骄傲的说我车的刹车盘NB得可以上天!(文/图 汽车之家 罗浩)