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獨家探訪McLaren P1最深層的技術核心


刊登時間: 2013/06/17

文 葉錦祥、圖 McLaren

在Woking的鄉間道路繞來繞去,司機似乎有點搞不清楚往McLaren要怎麼走,眼睛老盯著手機導航的結果,就是錯過寫著McLaren Technology Center標示的路口,不過當我們通過警衛森嚴的柵口且那棟獨樹一格的白色建築映入眼簾時,感覺反而有些不太真實,車子順著太極造型的水池往前開,離大門愈近,情緒也愈加緊張,因為接下來,所有跟McLaren P1相關的最新科技將公開呈現在我們眼前。

一部接近完工但尚未裝設車殼的P1原型車毫無保留的呈現在所有媒體面前,從圖片可看出車身前方採用組合式的鋁合金大樑,利於被動安全與維修。

很奇妙的地方,對F1迷來說,這裡是神聖的殿堂,因為從踏進大門那一刻開始,所有看得到、摸得到的東西都圍繞著F1、賽車與超跑,一整列退役的F1賽車依舊仍維持著當年風采,感覺隨時可以發動開走,穿過12C與幾部McLaren F1 GTR,目光被落地窗內的景象所吸引,工作人員正在組裝即將送往西班牙GP賽事(參訪時間為五月初)的升級版MP4-28,旁邊還有十幾位員工分成兩組在進行賽車進Pit的換胎練習,見到此景像豈能不拍?但隨著相機拿起的動作,突然從身旁冒出來的公關人員出聲制止並說:No!No!No!看可以,但請勿拍照,這裡的一切都是秘密。寶山在前、卻不得其門而入,這句話說明我當下的心境。

P1的設計總監Dan Parry-Williams在百忙中抽空親自擔任此次Workshop活動的產品解說工作。

McLaren是一支擁有1000名員工且具備100%自行開發、製作能力且包含風洞實驗室在內的大車隊,業務性質跟汽車廠的研發中心或生產線不太相同,跟印象中的汽車修理廠或改裝廠也絕對無法相提並論,不過能夠維持如此整齊、乾淨且一塵不染的工作環境,在F1車隊中也屬少見,當然這絕對跟車隊老闆Ron Dennis的個人性格與潔癖脫不了關係。

碳纖維單體車艙及車殼採用與F1賽車相同的材料與技術所製作,使用6種不同屬性的碳纖維並搭配16種特殊材質,展現比12C更輕的重量與高剛性。

也許是怕記者們等太久,到處亂拍出了事,工作人員很快就引領我們進入活動會場,門口依舊貼著不能拍照、禁帶手機等一些注意事項,而門一開,出現在日內瓦車展的那部黃色P1就在那兒,另一頭,沒裝車殼但主要機械架構均已完成的P1原型車也在架上,另外還有引擎、電池模組與碳纖維單體車身,所有細節毫不保留的呈現在我們眼前,且實際上在一道簡單的活動隔板之外,就是P1原型車組裝與測試車的整備區,目光所及至少就有三部P1,而其中還有一整套車殼就放在視線可及的範圍內,相信應該是準備裝在展示的那部裸身P1,而從車殼內側手寫的編號XP9判斷,目前McLaren已打造的P1原型車至少已有九部。

在測試過程中,原廠製作出1/4比例的實體模型進行風洞測試,實車的大型尾翼由電腦主動控制,上昇行程為300mm,並可往前翻轉29度。

 

 
How it Looks凡事皆由有其原因
隨著活動開始,行銷主管說明此次活動將分成三個階段,How it Looks、How it Works、How it Feels,所有與P1計畫相關的主管、設計師與工程師均會出席,一一說明P1所採用的技術與細節。負責P1的設計總監Dan Parry-Williams點出了這部車在構思初期的概念,就是以賽道為出發點,還有McLaren在F1場上的輝煌歷史與技術,加上追求完美的態度來製作P1。我想,大家都清楚,這些只是開場的華麗詞彙,後頭的技術講解才是重點,不過在這些言詞中,有一句話吸引了我,就是Everything for a reason──凡事皆由有其原因,這句話也引領出P1外型設計與空氣力學的一切源由。B-1轟炸機、SR-71偵察機、鯊魚、魟、隼,原廠秀出了這些物品與動物的照片,它們都有一個共通點,就是Everything for a reason,藉由最佳化的低阻力造型與完美線條來達成快速移動的目的,為同時兼顧高下壓力與低風阻的要求,還有動力系統的散熱效能,圓滑的線條輪廓與氣流控制成為主要關鍵,負責空氣力學的主管Simon Lacey向我們說明了P1的技術要點。
 

 
在規劃初期的造型評選過程中,進入最後決選的四個設計案由右下角的設計草圖雀屏中選,成為P1的造型。


低風阻與高下壓力 最佳化的完美線條
從外觀可看出P1身上有多個進排氣口,那並不是為了裝飾用的,每個都肩負著重要任務,而其中一個重點就是前輪內側的空間規劃,為了讓煞車散熱與流入輪拱的空氣可以順利排出,車門前方特別設計了一個大面積的氣口,再配合前保桿下方分流器的主動導引,藉此減低高速行駛時的空氣阻力之外,也製造出更多可供後方散熱器使用的冷空氣。藉此提高14%散熱效能以符合E Drive電力系統的需求之外,甚至在前保桿下方的分流器也加入一個活動導板,可因應車輛在激烈操控時的重心前移,藉由導板開啟來降低車頭下壓力,讓前後輪均保有均衡的抓地力與循跡性。
 

前輪拱內的設計被視為P1空氣力學表現的重要一環,前進氣口與分流器所導入的氣流經車門前方所開設的排氣口流出,藉此降低空氣阻力並導引冷空氣達到最佳散熱效果。


另一張俯視圖也說明了P1在控制氣流方面所作的努力,為了讓車頭上蓋所開啟的兩個散熱口與熱空氣不至流入車頂上方的引擎吸氣口,散熱口造型經過特別設計,而流經上蓋兩側與前葉子板之間的氣流則被導入藏在車門之間的進氣口,這裡才是真正作為水箱散熱之用,當然,整個引擎室所產生的熱氣就從完全開放的車尾所排出。至於車尾為何要採用如此獨特的低扁造型?這是經過風洞實驗室測試後所得到的結果,車尾愈低,所產生的下壓力愈大。

既然得到這樣的答案,設計師當然認為P1的車尾可以盡量壓得愈低愈好,但複雜的引擎與電力系統已經塞滿整個空間,最後只好妥協,讓排氣管在車殼與引擎上方取得窄小的放置空間,且為因應排氣管的高溫不至於鎔化車殼或甚至燒了起來,特別再次使用最佳的散熱材質──黃金作為隔熱之用,這其實並非P1首創,在先前的McLaren F1與F1賽車也都是用相同材質。
 

水箱散熱氣流概念,(上)流經車身上方與前輪拱排出的氣流經整合而進入車身後方的集氣口而增加散熱效能,(下)從車身側面與輪拱間係流出的氣流也能夠進入後方的集氣口而增加散熱。


當然,大家絕對不會放過那誇張又醒目的大型後尾翼,這套由電腦主動控制的伺服機構可隨車速而隨時進行高度調整變化之外,緊急煞車時也能往前翻轉29度以增加空氣阻力(氣動煞車)與後輪下壓力,可大幅縮短煞車距離以提高安全性,整套尾翼活動時的最高上昇幅度為300mm,且還有一點最讓人感到訝異的是,此次P1因為機械架構過於複雜,並未使用與McLaren F1相同的主動式風扇來創造地面效應,只靠造型與導流翼就創造出高達600kg的下壓力,已是MP4-12C GT3賽車的三倍,若可以加入主動風扇,下壓力的數值勢必更高,也讓P1的實力充滿更多的想像空間。
 

車身側面的散熱水箱採用與F1賽車類似的配置,為達到最佳的散熱效率,擺設位置與角度也經過長時間測試。


與F1賽車相同的輕量碳纖維
將視線轉到碳纖維所打造的單體車艙,McLaren是使用碳纖維材料的先驅,在1981年便打造出第一款使用全碳纖維製作的MP4-1 F1賽車,自此引發一波F1的技術革命,至今已累積超過30年的經驗,因此對於P1,所採取的態度與技術跟12C完全不同,而此次的開放採訪,也讓先前P1使用與12C相同車架的說法不攻自破。
兩款車的單體車艙結構或許看起來有些雷同,但P1使用的是與F1賽車相同的碳纖維材質而非12C的碳纖塑料,運用6種不同屬性的碳纖維並搭配16種材質而造就出P1專屬的單體車艙,且在結構方面還加入全碳纖維製作的管狀支柱,甚至連車頂的引擎進氣口也一並融入其中,造就出比12C更輕且剛性更高的單體車艙。此外,為將重量減至最低,原本約200個的元件被簡化成三個大型的碳纖維模組,這些革新技術也讓P1的整體車重又減輕了90kg。
 

除了1/4的實體模型之外,原型車完成後也再次送進風洞實驗室進行測試並進行最佳化的調整,最大下壓力可達到600kg。


趁著課程休息時間,所有人圍著P1仔細打量,門沒鎖、開了門也沒人攔阻,我們當然趁機坐進車內體驗一番,中控檯與座位的設計概念同樣取材自F1賽車,雖然已經不再是先前McLaren F1的三座中央駕駛構想,但完全以駕駛者為中心的主控檯、整合式資訊介面或與F1賽車雷同的儀錶板,極簡概念讓駕駛可以專注在享受速度及駕馭樂趣之外,透明的玻璃車頂也減低了視覺壓迫感,營造更趨近於F1賽車的氛圍。 

經過風洞測試,車尾愈低所產生的下壓力愈大表現愈好,後方結構也因此被壓縮得更為緊湊,幾乎找不到多餘空間。