一級方程式賽車車輛（俗稱一級方程式賽車或 F1 賽車）是一種使用單座、開放式駕駛艙、用於參加一級方程式賽車比賽的開輪式方程式賽車。賽車擁有相當堅固的前後翼，引擎位於車手身後。設計賽車的規則是一級方程式賽車獨有的，規定賽車必須由車隊自己組裝及保養，但零件設計和製造可以外包。由於賽車能夠產生大量下壓力，因此它擁有非常高的轉彎速度；一級方程式賽車是世界上圍繞賽道行駛速度最快的賽車。由於強大的煞車力加上一級方程式賽車轉彎時製造的拉力（total cornering envelope），因此一級方程式車手經常需要承受超過 5 g 的橫向離心力，和在進彎時承受最高達 7 g 的離心力。



車體設計

現代一級方程式賽車由碳纖維和類似的超輕質材料複合材料製成。在 2022 年，規則規定賽車最低重量為 798 公斤（1,759 磅）（包括車手但不包括燃料），賽車在量度重量時會裝上乾地輪胎。在 2014 年之前，賽車的重量通常低於限制，因此車隊會裝上壓載物（ballest）以增加賽車的重量。使用壓載物的優點是它可以放置在賽車任何地方上，方便管理賽車的重量分佈。使用壓載物也有助於降低賽車的重心以提高穩定性，還允許車隊通過微調賽車的重量分佈以適應各個賽道。



引擎

在 2006 年世界一級方程式錦標賽，國際汽車聯盟 (FIA) 引入了當時一種新的引擎規則，要求賽車使用 2.4 L 自然進氣 V8 引擎提供動力，並且每個氣缸不超過四個氣門。FIA 還對 2.4L V8 發動機引入了進一步的技術限制，例如禁止可變進氣閥門，以防止車隊過快達到更高的轉速和馬力。
2009 年賽季將引擎轉速限制在 18,000rpm，以提高引擎可靠性並降低研發成本。

有一段時間，一級方程式賽車一直使用 3.0 L 自然吸氣 V10 引擎；持續研發導致這些引擎能產生 730 至 750 千瓦特（980 至 1,000 匹馬力）。在國立蒙札賽車場上，賽車能達到 375 km/h（233 mph）（由雅克・維倫紐夫和薩伯 - 法拉利創造）的最高速度。車隊在 1990 年代後期開始在引擎製造時使用特殊合金，導致國際汽聯禁止引擎製造商在引擎製造中使用特殊材料；只允許使用鋁、鈦和鐵合金來製造活塞、氣缸、連桿和曲軸。FIA 不斷實施材料和設計限制以限制引擎功率。即使有這些限制，在 2005 年世界一級方程式錦標賽中的 V10 引擎仍然能夠產生 730 千瓦特（980 匹馬力），這是在 1989 年禁止渦輪增壓引擎之前從未見過的引擎功率水平。資金較少的車隊可以選擇保留 V10 引擎，但需要裝上轉速限制器以保持公平。唯一選擇此選項的車隊是紅牛第二車隊。

在 2012 年當轉速限制為 18,000rpm 時，引擎每秒消耗大約 450 公升（16 立方英尺）空氣；比賽燃料消耗率通常在 75 公升每 100 公里（3.8 英里每英制加侖；3.1 英里每美制加侖）左右。

所有賽車的引擎都位於車手和後軸之間。在大多數賽車中，引擎是受力部件，意味著引擎是賽車結構支撐框架（structural support framework）的一部分，引擎前端用螺栓固定在駕駛艙上，後端用螺栓固定在變速箱和後懸架上。

在 2004 年，車隊不能在一個完整的比賽週末更換引擎。在 2005 年，發動機至少需要持續在兩個完整的比賽週末中使用；如果車隊在兩場比賽之間更換引擎，他們將受到十個發車位的處罰。在 2007 年，這條規則略有改變，車隊不能在週六排位賽和週日的正賽更換引擎，但可以在週五的練習中更換引擎。規則變更的目的是為了鼓勵車隊參加週五的練習賽。在 2008 年，規則與 2005 年和 2006 年的相同，引擎至少需要持續在兩個完整的比賽週末中使用。然而，在 2009 年賽季，車手在整個賽季中最多使用八台引擎，這意味著有幾台引擎必須持續在三個比賽週末中使用。因為車隊必須選擇哪些比賽使用新的或使用舊的引擎，所以這種限制引擎使用的規則，也增加了戰術的重要性。

來到 2014 年，所有一級方程式賽車都配備了 1.6 L V6 渦輪增壓引擎。渦輪增壓器早在 1989 年就被禁止使用，重新使用渦輪增壓器會提高高達 29% 的燃油效率。梅賽德斯 AMG 車隊早早在賽季中佔據主導地位的眾多原因之一是因為梅賽德斯渦輪增壓器的壓縮機位於引擎的一側，而渦輪則位於另一側，兩者都通過一根穿過引擎的 V 形軸連接起來。這種設計的好處是空氣不會通過太多的管道，從而減少渦輪延遲（turbo lag）並提高賽車的速度。此外，因為壓縮機距離熱渦輪更遠，所以通過壓縮機的空氣更冷。


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傳動系統

一級方程式賽車由後輪驅動，並使用高度自動化、帶有換擋撥片、包含 8 個前進檔（2014 賽季前，一級方程式賽車的變速箱只有 7 個前進檔）和 1 個倒後檔的半自動順序變速箱。因為散熱是一個關鍵問題，所以變速箱由碳鈦合金製成，並用螺栓固定在發動機後部。為了維持車手實力、加強車手參與控制賽車的比重，並確保沒有車隊非法使用這些系統來獲得競爭優勢和保持成本下降，全自動變速箱以及牽引力控制等系統分別在 2004 年和 2008 年開始被禁止使用。車手使用安裝在方向盤背面的撥片換檔，賽車使用先進的電磁閥、液壓執行器和傳感器執行實際換檔。除了從靜止（即靜止、空檔）啟動到一檔時，車手使用安裝在方向盤背面的槓桿手動操作離合器，離合器控制在大部分時間都是由電動液壓系統執行。最後一輛一級方程式賽車配備傳統手動變速箱是參加 1995 賽季的富通 FG01。

現代一級方程式離合器採用多片碳纖維設計，離合器直徑小於 100 mm（3.9 英寸），重量小於 1 公斤（2.2 磅）並處理大約 540 千瓦特（720 匹馬力）。從 2009 年賽季開始，所有車隊都使用「無縫換檔變速箱」。這種變速器能夠接近實現即時換檔，同時將馬力損失降至最低，現代一級方程式賽車的換檔延遲時間在 2-3 毫秒內。為了降低成本，變速箱必須連續使用五場比賽，在五場比賽的下限之前更換變速箱將會被罰退 5 位。



空氣動力學

空氣動力學已經成為在一級方程式中取得成功的關鍵，各車隊每年為空氣動力學的研發投入數千萬美元。

賽車設計師有兩個主要目標：產生下壓力，幫助將賽車的輪胎推到賽道上以改善轉彎力；並最大限度地減少由亂流引起，減慢賽車速度的阻力。

幾支車隊在 1960 年代後期開始嘗​​試在賽車上加上頭翼和尾翼。賽車頭翼和尾翼的原理與飛機機翼相同，但一級方程式賽車的翼產生下壓力而不是升力。由於賽車產生巨大的下壓力，現代一級方程式賽車能夠產生 6 G 的橫向轉彎力。由賽車空氣動力設計所產生的下壓力通常大於賽車的重量。理論上當賽車高速行駛時，它可以在倒置的表面上行駛：例如在天花板上。

蓮花、法拉利和布拉漢姆在 1968 年率先使用空氣動力學來增加一級方程式賽車的抓地力。起初，蓮花為諾曼・格拉漢姆・希爾的蓮花 49B 在 1968 年摩納哥大獎賽上安裝前翼和擾流板，然後布拉漢姆和法拉利在 1968 年比利時大獎賽上把車翼安裝在車手上方的支柱上。

早期的活動戶外車翼和試驗發生了一些嚴重的事故，因此在 1970 年，國際汽車聯盟引入了限制車翼尺寸和位置的規則。隨著時間的推移，類似的規則至今仍在使用。

在 1960 年代後期，Chaparral 的 Jim Hall 首次把「地面效應」引入一級方程式。在 1970 年代中期，蓮花車隊的工程師發現賽車可以通過在底部創建一個翼型結構來製造成一個巨大的機翼，促使氣流移動，從而增加下壓力。Gordon Murray 從他的 Chaparral 2J 賽車中應用了 Jim Hall 的另一個想法（直接利用風扇強行加速流經車底的空氣，空氣流速越高壓力就越低），設計了布拉漢姆 BT46B。賽車有一個散熱器風扇，它還可以從賽車下方的裙邊區域抽出空氣，從而產生巨大的下壓力。在受到其他車隊的投訴後，車隊在一場比賽後就沒有再次使用 BT46B。隨後規則的變化限制了地面效應，首先是禁止使用用於保持低壓區的裙邊，然後封禁了「階梯式底板」。

儘管大多數車隊的空氣動力學部門使用了風洞和計算流體力學（CFD），但一級方程式空氣動力學的基本原則仍然適用：以最小的阻力產生最大的下壓力。安裝在前部和後部的主翼根據不同的下壓力要求而配備不同的輪廓。在摩納哥這樣狹窄、緩慢的賽道，賽車需要非常激進的機翼，車隊在後翼上安裝兩個獨立的「小翼」（規則允許每輛賽車最多只能安裝兩個小翼）。相比之下，在蒙札這樣的高速賽道，車隊會把頭翼和尾翼的角度降低，並去除賽車上的小翼，以減少阻力並提高在直道上的速度。

現代一級方程式賽車的每一個表面，從懸架連桿的形狀到車手頭盔的形狀，都加入了空氣動力學的元素。當氣流碰到車身，氣流便會中斷，並產生亂流，從而產生阻力，這會使賽車減速。減少阻力所需要的工作與增加下壓力所需要的一樣多。從安裝在車翼上以防止渦流形成的垂直端板到安裝在尾翼低處的擴散板，他們都有助重新平衡已經從賽車下方通過，流動更快的空氣壓力，否則會在賽車尾部產生一個低壓「氣球」。同時，賽車必須確保良好的氣流供應以幫助引擎和煞車散熱。

近年來，大多數一級方程式車隊都試圖效仿法拉利的車體設計，將車尾放低和收窄，這種設計減少了賽車的阻力。安裝在賽車側面的引流板也有助於塑造空氣流動並儘量減少亂流。

2005 年引入的規則變更迫使空氣動力學家需要變得更有創意。為了降低速度，國際汽聯通過抬高前翼、將後翼向前移動和修改擴散器輪廓來減少賽車的下壓力。設計師們很快通過各種複雜而新穎的解決方案彌補了損失的下壓力，例如在麥拉倫 MP4-20 上出現的「喇叭」小翼。根據國際汽聯在 2009 年實施更嚴格的空氣動力學規則，大部分的解決方案都被封禁了。
規則變化旨在降低跟車以及超車難度，使比賽更加精彩。新規則將一級方程式賽車帶入了另一個新時代，賽車的前翼更低更寬，尾翼更高更窄。然而，也許最有趣的變化是賽車新增了「可調節的空氣動力學部件」，車手能夠在比賽期間從駕駛艙對前翼進行有限的調整。

翼

早期的設計將前翼和尾翼直接連接到懸架上，但因幾起事故而導致規則規定前翼和尾翼必須牢固地固定在底盤上。一級方程式賽車空氣動力學設計的宗旨是以最小的阻力提供最大的下壓力；賽車每一個部分的設計都考慮到了這點。像大多數開輪式賽車一樣，一級方程式賽車具有大的前翼和尾翼，但它們比美國的開輪式賽車要先進得多，後者較依賴於懸吊調校。一級方程式賽車前翼和後翼經過極其精細的調整，車身的其他部分，例如鼻頭下方的轉向葉片、引流板、側箱、車身底部和尾部擴散器，它還具有引導氣流的空氣動力學部件。如此頂尖的空氣動力學發展水平使一級方程式賽車產生的下壓力比任何其他開輪式賽車都要大。例如印地賽車在 190 km/h（118 mph）時產生與賽車重量相等的下壓力（即下壓力與重量比例為 1：1），而一級方程式賽車在 125 至 130 km/h（78 至 81 mph）和 190 km/h（118 mph）比例大約為 2：1。

引流板的設計、形狀、配置、調整和定位不是像傳統的翼或車身底部文丘里管那樣直接產生下壓力，而是通過賽車邊緣溢出的空氣產生渦流。使用渦流是一級方程式賽車的一個重要特徵。由於渦流是一種旋轉流體，會在中心產生一個低壓區，因此產生渦流會降低空氣的整體局部壓力。因為低壓區允許正常的大氣壓力將賽車向下壓，所以賽車需要低壓區；產生渦流可以增加下壓力，同時仍遵守禁止地面效應的規則內。

在威廉斯、豐田和布朗車隊賽車上使用，被稱為「雙重擴散器」的獨特擴散器設計讓 2009 賽季的一級方程式賽車受到了很多質疑。布朗車隊老闆羅斯・布朗稱雙重擴散器設計是「一個創新的發明」。在 2009 年中國大獎賽之前，國際汽車聯盟在巴黎開會，聽取了許多車隊的上訴，並宣布使用雙重擴散器是合法的，但隨後在 2011 賽季，雙重擴散器被禁止使用。2010 和 2011 賽季的另一個爭議點是紅牛賽車的前翼。幾支球隊抗議聲稱該翼違反了規定。在賽道上拍攝的短片顯示，紅牛賽車的前翼在高速行駛時外側彎曲，隨後產生了更大的下壓力。國際汽聯對紅牛賽車的前翼進行測試，沒有發現前翼違反了任何規定。

2011 年，新的減阻系統 DRS 推出。DRS 允許車手調節尾翼的角度以減少空氣阻力，從而使賽車獲得更快的速度，以達到超車的目的，亦使比賽的觀賞性大大增強。系統由電子控制，DRS 可以在練習和排位賽中在 DRS 區域內使用（除非車手使用濕地輪胎），但在比賽期間，後車只能在賽道的規定的超車區域（DRS 區域）及後車和前車的時間差為一秒以內時，後車才可以啟用 DRS。一旦車手剎車，系統就會被停用。然而，車手、車迷和專家對 DRS 系統的接受程度卻有所不同。引用一級方程式車手羅伯特・庫畢薩的話：「兩年來都沒有在一級方程式看到任何超車動作。」因為實際上 DRS 並沒有需要車手技能才能成功超車，所以表明了 DRS 是在賽道上一種不自然的超車方式。

鼻筒

鼻筒有三個主要用途：

1. 把前翼和車體連結的結構。
2. 將氣流引導到賽車底部的擴散器。
3. 在發生事故時充當賽車的減震器。

鼻筒是由碳纖維製成的中空結構，它們吸收碰撞時的衝擊力，防止衝擊力對車手造成傷害。

氣箱

在駕駛艙後面有一個叫做氣箱的結構。氣箱用作接收高速流動的空氣並將它供應到引擎的進氣歧管，衝壓效應將高速氣流壓縮並加壓，高壓氣流會增強引擎動力。另外，因為高壓氣流經過車手的頭盔上方，所以供給氣箱的氣流全都是亂流。氣箱接收這些亂流，防止它與其他部件一起擾亂層流。
氣箱的第二個優點是它的表面面積很大，車隊能在上面印上很多贊助商的標誌，增加額外的廣告收入。

地面效應

一級方程式的規則嚴重限制賽車使用地面效應。地面效應是一種能同時產生巨大下壓力且不會製造很多阻力的方法。規則列明，底盤與車軸之間必須是水平的。一塊 10 毫米厚的木板或防滑塊放在車底下，以防止賽車跑得太低而接觸到賽道表面。在比賽前後，裁判會測量防滑塊的厚度；如果比賽結束後防滑塊的厚度小於 9 毫米，賽車將被取消資格。

一級方程式賽車通過擴散器製造大量下壓力。地面效應有壞處，例如頭翼和尾翼尺寸的限制（地面效應需要在高攻角賽車才能產生足夠的下壓力）以及由開放式車輪產生的渦流導致賽車的阻力係數很高（根據米納爾迪車隊技術總監加布里埃爾・特雷多齊所說，阻力係數約為 1，現代汽車的阻力係數約為 0.25 至 0.35 之間）。因為阻力而失去的時間可以通過極高速度轉彎能力而得到補償。車隊在每條賽道都會有不同的空氣動力學配置：低阻力配置適用於高速賽道，如國立蒙札賽車場；高下壓力配置適用於較低速和多彎的賽道，如摩納哥賽道。

規則

根據 2009 年的規則，國際汽聯禁止賽車使用用於操縱賽車氣流以減少阻力並增加下壓力的小型翼梢和其他空氣動力學部件（除了前翼和尾翼）。目前，前翼的特殊形狀是為了將空氣導向所有小翼和引流板，使氣流順暢。當前翼無法導流經過車身的空氣時，賽車的各個部分都會產生很大的阻力。2009 年，尾翼的寬度減少了 25 厘米，前翼的中心部分被標準化，以阻止車隊開發前翼。賽車在 2017 年改變了很多，規則允許前後翼和輪胎變得更寬。

在混燃時代，車手們都注意到，由於來自領先賽車所製造的的大量亂流或「骯髒空氣（Dirty Air）」減少了緊隨其後賽車的空氣動力學性能，所以賽車難以緊跟在其他賽車後面，特別是在試圖超車時。因此在 2022 年，國際汽聯對賽車的空氣動力學特性進行改造，以減少領先賽車所製造的「骯髒空氣」，讓超車變得更容易。賽車的前翼、側箱和後翼都經過重新設計，把亂流向上引導。賽車使用 18 英寸更大的輪胎，以限制輪胎旋轉時產生的渦流。



方向盤

車手能夠使用方向盤微調賽車的設定。方向盤可用於換檔，啟用轉速限制器，調整燃料 / 空氣混合的比例，改變制軔器壓力，並與車隊工作人員溝通。液晶顯示螢幕上顯示了發動機轉速、單圈時間、速度和檔位等數據。方向盤還包含換檔撥片和一排 LED 換檔燈。方向盤使用碳纖維製造，重 1.3 公斤，大約價值 50,000 美元。在 2014 年，梅賽德斯等車隊選擇在​​方向盤上使用更大的液晶顯示螢幕，讓車手可以看到額外的資訊，例如燃油流量和扭矩輸送等數值。



燃油

一級方程式賽車中使用的燃油與普通（高級）汽油非常相似，但燃油混合控制更加嚴格。一級方程式燃料屬於高辛烷值優質道路燃料，辛烷值為 95 至 102。自 1992 年賽季起，所有一級方程式賽車都必須使用無鉛賽車汽油。

一級方程式賽車燃油經過調整，可在不同的天氣條件或不同的賽道上實現最佳性能。在比賽期間，車隊被限制使用特定重量的燃料。因為燃料的能量含量取決於其質量密度，車隊會使用比水的密度更大的高密度燃料混合物。

為了確保車隊和燃料供應商不違反燃料規定，FIA 要求 Elf、殼牌、美孚 1 號、馬石油和其他燃料供應商提交他們為車隊提供燃料的樣本。在任何時候，國際汽聯檢查員都可以向車隊索取樣本，以比較比賽期間賽車中的燃油與燃料供應商提交的樣本。車隊通常遵守這條規則，但在 1997 年，在國際汽聯確定麥可・海基寧的燃料不是正確配方後，國際汽聯取消了他在比利時大獎賽的成績。在 1976 年義大利大獎賽，國際汽聯發現麥拉倫賽車燃油的辛烷值過高，兩位麥拉倫車手在正賽需罰退至最後起跑格起跑。

2022 賽季的燃油需要加入 10% 乙醇，以減少賽車的二氧化碳排放量，但同時引擎輸出也會減小。



輪胎

2009 年，一級方程式賽車重新使用了光頭胎作為比賽用胎，取代了從 1998 年至 2008 年期間使用的凹槽輪胎。

根據規則，後輪胎的寬度不能超過 405 mm（15.9 英寸），2017 年前輪胎的寬度從 245 mm 擴大到 305 mm。與燃油不同，一級方程式輪胎和普通輪胎在外觀上較為相似，但是一級方程式輪胎的使用壽命僅有數百公里，遠低於普通民用車輪胎數千甚至上萬公里的使用壽命。但普通輪胎並不能承受 F1 比賽中賽車對輪胎的巨大壓力，因此普通輪胎和賽車輪胎之間並沒有可比性。為了最大限度地提高抓地力，一級方程式輪胎使用非常柔軟的化合物，以確保輪胎表面盡可能地貼合路面。

自 2007 年開始，一級方程式就擁有了獨家輪胎供應商。從 2007 年到 2010 年，這是普利司通是獨家輪胎供應商，但在 2011 年，義大利輪胎製造商倍耐力取代普利司通，成為一級方程式的獨家輪胎供應商並持續至今。一級方程式輪胎有七種配方；五種乾地配方（C1 到 C5）和兩種濕地配方（半雨胎：用於沒有積水的潮濕賽道，全雨胎：用於有積水在賽道表面）。每個比賽周末前倍耐力都會在下列五種輪胎配方中選擇三種作爲比賽用胎。比賽周末期間，車隊可以自由搭配每種輪胎配方乾胎的數量，但每位車手只能使用 13 組乾胎。每個輪胎都必須裝上獨一無二的識別碼，以便在比賽期間進行追蹤和檢查。倘若賽道濕滑或正在下雨，車隊可自行確定是否使用濕地用胎；每場比賽車隊都會獲得七套濕地用胎，四套半雨胎和三套全雨胎。倍耐力會因應比賽周末整體使用情況而額外供應濕地用胎給全部車隊。 較硬的輪胎更耐用，但抓地力較差，而較軟的輪胎則相反。2009 年，光頭胎回歸。相比凹槽輪胎，沒有凹槽的光頭胎與賽道表面的接觸增加了 18%。在普利司通時代，在軟胎的輪胎壁被塗成綠色來作區分，讓觀眾可以分辨出車手使用的是哪個輪胎。從 2019 年開始，倍耐力取消了為每一種輪胎配方單獨命名和分配顏色的輪胎命名系統，改為在每場大獎賽上，輪胎壁被分別塗成白色、黃色和紅色以表示硬、中和軟，更改的目的是為了讓車迷更容易了解不同種類的輪胎。

從 2022 年開始，所有輪胎的尺寸將由原先的 13 英寸增大至 18 英寸輪胎。



煞車系統

煞車碟由每個車輪上的轉子和卡鉗組成。因為碳複合材料轉子具有出色的摩擦、熱和抗翹曲性能，所以一級方程式車隊用它代替鋼或鐵。一級方程式賽車的煞車系統可在高達 1,000 攝氏（1800°F）的極端溫度下工作，車手可以因應賽道條件或燃油負載的變化控制前後煞車壓力比重。規則規定煞車必須由機械而不是電子控制的，因此煞車系統通常由駕駛艙內的槓桿操作，而不是在方向盤上控制煞車系統。

一輛一級方程式賽車平均可以在 15 米（48 英尺）內從 100 公里 / 小時減速至 0 公里 / 小時（62 到 0 英里 / 小時）減速，而 BMW M3 需要 31 米（102 英尺）。當在更高的速度煞車時，下壓力能協助實現大幅度的減速。在高速賽道，例如吉爾・維倫紐夫賽道（加拿大大獎賽的賽道）和國立蒙札賽車場（義大利大獎賽的賽道），煞車時產生的離心力平均達 4.5 g 至 5.0 g（44 至 49 m/s2），最高可達 5.5 g（54 m /s2) 。這與普通跑車的 1.0 g 到 1.5 g（10 到 15 m/s2）相差甚遠（布卡堤威龍據稱能夠達到 1.3 G）。一級方程式賽車可以在 2.9 秒內從 200 公里 / 小時（124 英里 / 小時）減速至完全停止，煞車距離僅需 65 米（213 英尺）。

目前布雷博、AP 賽車、Akebono 和日科是一級方程式的煞車系統供應商。



性能

每輛一級方程式賽車都能夠在不到 5 秒的時間內從 0 加速至 160 公里每小時（0 至 99 英里每小時）並減速至靜止狀態

一級方程式賽車除了直線速度快之外，還具有很強的轉彎能力。由於一級方程式賽車擁有更高的抓地力和下壓力，它們可以比其他賽車以更高的速度通過彎道。轉彎速度如此之快，以至於一級方程式車手需要針對頸部肌肉進行訓練。前一級方程式車手胡安・帕布羅・蒙托亞聲稱，他能夠使用脖子舉起 23 公斤（50 英磅）的重物 300 次。

一級方程式賽車很輕（2022 年賽車最低重量為 798 kg）、但引擎功率很大：3.0 L V10 引擎達 670－710 千瓦特（900－950 匹制軔馬力），2007 年的 2.4 L V8 引擎達 582 千瓦特（780 匹制軔馬力），2016 年的 1.6 L V6 渦輪引擎達 710 千瓦特（950 匹制軔馬力）。這兩項因素加上賽車強大的空氣動力效率和超高性能輪胎使一級方程式賽車擁有很高的性能。一級方程式賽車可以達到的最高速度不是亮點，加速的速度才是一級方程式賽車令人驚訝的地方。賽車性能以三種類型的加速來評估，分別是：


* 直線加速（普通加速）

* 直線減速（煞車）

* 橫向加速（轉彎）

加速

一級方程式賽車的功率重量比是 1,400 馬力 / 噸 (1.05 kW / 公斤；1,270 馬力 / 美噸；0.635 馬力 / 磅）。理論上，賽車能在不到 1 秒的時間內加速至 100 km/h（62 mph）。然而，由於賽車在起跑時缺乏牽引力，導致功率流失，所以通常賽車需要 2.5 秒才能加速至 100 km/h（62 mph）。當賽車加速至 130 km/h（80 mph）之後，由於賽車速度更快和下壓力的影響，牽引力損失降到最小，因此賽車能繼續以非常高的速度加速。以下加速速度數據屬於 2016 年冠軍賽車梅賽德斯 F1 W07 Hybrid：


* 0 至 100 km/h（62 mph）: 2.4 秒

* 0 至 200 km/h（124 mph）: 4.2 秒

* 0 至 300 km/h（186 mph）: 8.4 秒

從 0 加速至 200 km/h（124 mph）的離心力通常是 1.45 g（14.2 m/s2），意味著車手被座椅以地球重力 1.45 倍的力擠壓。

動能回收系統（KERS）回收賽車在煞車時產生的動能，把它儲存並轉化為可用於提高加速速度的能量。KERS 重 35 公斤（77 磅），通常能增加 80 hp（60 kW）。KERS 主要有兩種系統：電力和機械飛輪。電力系統與在變速器中的電動發電機結合，將機械能轉換為電能，反之亦然。當車手按下 KERS 按鈕時，電力系統就會將存儲在電池中的電力釋放。機械系統回收煞車時產生的能量並使用它來轉動一個小飛輪，小飛輪的旋轉速度可達 80,000 rpm。當車手按下 KERS 按鈕時，飛輪便會連接到賽車的後輪，讓賽車加速。與電力系統相比，機械系統不需要轉換能量，因此機械系統更有效。液壓系統是另一種類型的 KERS，它把煞車時產生的能量用於積累液壓，然後在需要時將其發送到車輪，讓賽車加速。

減速

碳製剎車與輪胎和賽車的空氣動力學相結合，使賽車能夠實現巨大的減速。賽車在剎車時能夠產生 4 g（39 m/s2）離心力。當從高速，例如在吉爾・維倫紐夫賽道或印第安納波利斯賽車場煞車時，最高可達 5-6 g 離心力 2007 年，著名賽車評述員及前一級方程式車手馬丁・布倫德測試了威廉斯 - 豐田 FW29 一級方程式賽車，並表示在猛烈煞車時，他感覺自己的肺正在撞擊他的胸腔內側，迫使他不由自主地呼氣。阻力在煞車時有所幫助，並且可以貢獻多達 1 g 的煞車力，相當於大多數公路跑車的煞車力。換句話說，當一級方程式賽車在行駛速度至少高於 250 公里每小時（160 英里每小時）時鬆開油門，一級方程式賽車靠阻力減速的速度與大多數跑車在煞車時的速度相同。

目前有三家公司為一級方程式車隊製造煞車。它們分別是日科（總部位於美國，隸屬於 SGL Carbon Group）、義大利的布雷博和法國的 Carbone Industrie。日科自己生產碳纖維增強碳，布雷博從霍尼韋爾採購，Carbone Industrie 則從 Messier Bugatti 購買碳纖維增強碳。

碳 / 碳是碳纖維增強碳的簡稱。碳纖維增強了碳的基質，通過基質沉積（CVI 或 CVD）或通過熱解樹脂粘合劑將碳添加到纖維中，製造出碳纖維增強碳。

一級方程式賽車煞車的直徑為 278 mm（10.9 英寸），最高厚度為 32 mm（1.3 英寸）。碳 / 碳剎車片由 Akebono、AP 賽車或布雷博提供的六活塞對置卡鉗驅動，卡鉗為鋁合金體，帶有鈦活塞。規則將卡鉗材料的模量限制為 80 GPa，以防止車隊使用特殊的高比剛度材料，例如鈹。鈦活塞減輕了賽車的重量，而且導熱率低，降低了煞車的溫度。

橫向加速（轉彎）

一級方程式賽車的空氣動力可以產生高達賽車重量三倍的下壓力。事實上，在 130 km/h（81 mph）的速度下，下壓力的大小與賽車的重量相等。在低速轉彎時，橫向轉彎力能達到 2.0 g。在以 210 km/h（130 mph）轉彎時，例如鈴鹿賽道的 esses（3 號和 4 號彎），橫向轉彎力能達到 3.0 g。Blanchimont（斯帕 - 弗朗科爾尚賽道）和 Copse（銀石賽道）等高速彎道能夠達到 5.0 g，鈴鹿的 130-R 甚至能達到 6.0 g。這與高性能公路車的最大轉彎力有很大分別，例如法拉利恩佐在斯帕 - 弗朗科爾尚賽道轉彎時最高只達到 1.5 g。

由於產生橫向加速度的力主要是摩擦力，並且摩擦力與施加的法向力成正比，強大的下壓力允許一級方程式賽車以非常高的速度轉彎。作為極高轉彎速度的例子；斯帕 - 弗朗科爾尚賽道的 Blanchimont 和 Eau Rouge 彎道以高於 300 km/h（190 mph）的速度轉彎，而比賽規格的房車只能在 150-160 km/h 之間轉彎（注意橫向轉彎力隨速度提升而增加）。一個甚至可能更極端的例子是伊斯坦堡賽車場的 8 號彎，這是一個 190° 而又狹窄的四彎心（Apex）彎道，賽車保持在 265 至 285 km/h（165 至 177 mph）之間的速度轉彎，車手需要承受 7 秒 4.5 g 至 5.5 g 的離心力。

最高速度

在比賽中，賽道上最長直道的長度限制賽車的最高速度，並且車隊需要在高直線速度（低空氣動力阻力）和高轉彎速度（高下壓力）之間平衡賽車的空氣動力學配置，以實現最快的單圈時間。在 2006 賽季，一級方程式賽車在澳洲的阿爾伯特公園賽道和馬來西亞的雪邦國際賽道等高下壓力賽道上達到的最高速度略高於 300 公里 / 小時（185 英里 / 小時）。由於從 2004 年開始實施的性能限制（見下文），賽車的最高速度下降了 10 km/h（6 mph）至 15 km/h（9 mph）。在低下壓力賽道上，賽車能達到更高的最高速度：在吉爾・維倫紐夫賽道（加拿大）能達到 325 公里 / 小時（203 英里 / 小時），在印第安納波利斯賽車場（美國）能達到 335 公里 / 小時（210 英里 / 小時），在國立蒙札賽車場（義大利）能達到 360 km/h（225 mph）。在 2005 年義大利大獎賽前的測試中，麥拉倫車隊的胡安・帕布羅・蒙托亞創下了 372.6 公里 / 小時（231.5 英里 / 小時）的最高速度記錄，儘管它不是在大獎賽週末上創下，但這被國際汽聯正式承認為有史以來一級方程式賽車能達到的最快速度。在 2005 年義大利大獎賽中，麥拉倫車隊的奇米・雷克南創下了 370.1 公里 / 小時（229.9 英里 / 小時）的大獎賽週末最高速度記錄。這一紀錄在 2016 年墨西哥大獎賽被威廉斯車手維爾特利・鮑達斯打破，他在正式比賽中達到 372.54 公里 / 小時（231.48 英里 / 小時）。然而，即使這些資訊顯示在國際汽聯的官方監視器上，國際汽聯還沒有接受它作為官方記錄。鮑達斯此前在 2016 年歐洲大獎賽的排位賽中創造了更高的最高速度記錄，記錄的速度為 378.035 km/h（234.9 mph）。因為目前紀錄的唯一來源是威廉斯車隊的 Twitter 帖子，這個最高速度尚未得到官方的確認，國際汽聯的官方數據測得鮑達斯的速度為 366.1 公里 / 小時。目前，蒙托亞的速度 372.6 公里每小時（231.5 英里每小時）仍然是官方記錄。

在 2005 年 11 月 6 日，英美車隊使用了經過改裝的 BAR 007 賽車，在邦納維爾賽道上，創下了 413 km/h（257 英里 / 小時）的非官方最高速度記錄他們聲稱賽車符合一級方程式賽車的規定。賽車針對最高速度進行了優化，只保留足夠的下壓力來防止賽車離開地面。於 2006 年 7 月 21 日，賽車在邦納維爾賽道創下了國際汽聯認證的 400 公里 / 小時（249 英里 / 小時）的最高速度記錄。因為賽車使用可移動的空氣動力方向舵來進行穩定性控制，違反了 2006 年一級方程式賽車技術規定的第 3.15 條，規則列明，賽車的空氣動力學性能必須得到嚴格保證，所以在這種情況下，這輛賽車並沒有完全符合國際汽聯對一級方程式賽車的規定。



國際汽車聯盟實施的性能限制措施

為了降低速度並提高賽車的安全性，國際汽聯自 1980 年代以來不斷為一級方程式引入新規則。

這些規則包括在 1983 年禁止賽車使用地面效應（地面效應在 2022 年世界一級方程式錦標賽中被解禁）；在 1989 年禁止賽車使用渦輪增壓器（渦輪增壓器在 2014 年世界一級方程式錦標賽中被解禁）；在 1994 年禁止賽車使用起跑控制、牽引力控制、主動懸架和 ABS（起跑控制和牽引力控制其後被解禁，但國際汽聯分別在 2004 年及 2008 年把兩項技術重新封禁）；在 1998 年禁止賽車使用光頭胎（光頭胎在 2009 年重返一級方程式）；在 1995 年，國際汽聯縮小了前後翼的寬度，引擎容量也從 3.5 升減少到 3.0 升；在 1998 年將賽車的寬度從超過 2 米減少到 1.8 米左右和在 2006 年中再次將引擎容量從 3.0 升減少到 2.4 升。儘管實施了這些性能限制措施，車隊仍繼續通過提高動力和空氣動力效率來獲得性能提升。在差不多的天氣條件下，許多賽道的杆位時間在 2004 年比上一年加快了 1.5 至 3 秒。在 2005 年引入的空氣動力限制措施將賽車的下壓力減少約 30%，但大多數車隊能夠靠持續的研發成功地將限制從 30% 減少到僅 5% 至 10% 的下壓力損失。2006 年，一級方程式從使用了十年的 3.0L V10 引擎轉向使用 2.4L V8 引擎，引擎功率減少幅度從 710 至 560 千瓦特（950 至 750 匹制軔馬力），但其中一些新引擎仍然能夠在 2006 賽季達到 20,000rpm。國際汽聯在 2007 年凍結了引擎開發被並且限制了所有引擎轉速最高只能達到 19,000 rpm，以提高引擎的可靠性。

2008 年，國際汽聯進一步加強了削減賽車研發成本的措施，規定變速箱和引擎分別需持續在 4 個和 2 個大獎賽週末中使用。此外，所有車隊都必須使用由麥拉倫電子系統與微軟聯合提供的電子控制器。這些電子控制器限制了使用牽引力控制和起跑控制等電子輔助駕駛設備，並貼上了防止修改的標籤。限制措施的重點是降低賽車研發成本以及將一級方程式比賽重點重新放在車手技能上，而不是主要控制賽車的所謂「電子小玩意」。

2009 年，一級方程式重新使用光頭胎，以增加賽車的機械抓地力並創造超車機會。同時，國際汽聯更改了規則，賽車需要使用更寬更低的前翼和更窄和更高的尾翼；以及將擴散器向後移，擴散器在產生下壓力時會變得更高但產生更小的下壓力。因為國際汽聯禁止了賽車使用複雜的空氣動力部件，例如小翼、引流板和引導賽車氣流的空氣動力裝置，所以賽車的抓地力顯著降低。最高引擎轉速也降至 18,000rpm，以進一步提高引擎可靠性並延長引擎壽命。

由於來自環保團體的環境壓力，許多人質疑一級方程式能不能作為未來汽車科技的先驅（尤其是與高效能汽車有關的科技），國際汽聯被要求考慮如何讓這項運動變得更環保。因此 2009 年除了更改了上述的規則外，車隊還被邀請研發一個動能回收系統（KERS），包括再生煞車系統，以便及時在 2009 年安裝到賽車上。動能回收系統統旨在減少在煞車過程中轉化為廢熱的動能，將其轉化為有用的形式（例如飛輪中的能量），然後傳送回引擎以提升動力。然而，與自動儲存和釋放能量的公路汽車動能回收系統不同，能量只有在車手按下按鈕時才會釋放，並且可以使用長達​​6.5 秒。能量能夠額外提供 400 kJ 和 60 千瓦特（80 匹馬力），它與印第賽車和 A1GP 汽車大獎賽中的「手動超車」相似。因為一級方程式車隊協會集體同意在 2010 賽季不使用 KERS，所以 KERS 沒有在 2010 賽季中出現。然而，除了伊斯巴尼亞車隊、維珍車隊和蓮花車隊之外的所有車隊都在 2011 賽季中使用 KERS。

2014 賽季規則將引擎的最大燃油流量限制在 100 kg/h，規則變更使最大引擎功率輸出從規則變更前的 550 kW 降低到約 450 kW。規則還將電動馬達的功率限制加倍至 120 kW，並允許 KERS 使用的最大能量增加到每圈 4 MJ，充電限制增加到每圈 2 MJ。



備註



參見


* 皮托管



參考資料



外部連結


* 官方網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* F1 Technical （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* 一級方程式賽車動畫介紹 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* 一級方程式賽車技術分析

* Racecar Engineering 賽車介紹

* Racecar Engineering 引擎介紹

* 官方網站