F1的輪胎

 輪胎在F1比賽中扮演著非常重要的角色(畢竟一輛賽車再怎麼厲害,還是要靠輪胎在地上才跑得起來),先認識了輪胎,你就比較能看懂比賽。但輪胎也是新手剛開始最容易不理解的地方,只要搞懂F1的輪胎在玩什麼,當你看比賽時就會清晰許多。所以這段我會解釋的詳細一點。

 跟民用車和街車輪胎不一樣,F1賽車的專用輪胎只能以最佳性能跑到60到120公里左右,這是刻意設計的,讓一套輪胎無法在任何F1比賽中跑完全程,賽車必須進站更換輪胎才能跑完比賽,以增加比賽中的變數和懸念。倍耐力(Pirelli)跟FIA簽有合約,由該廠商獨家擔任F1的輪胎供應商(但FIA/FOM才是方向的主導者,倍耐力只履行合約義務,滿足賽事的需求)。直到2021賽季結束前,F1多年來都使用13吋輪轂。從2022年起,官方制定了嶄新的技術規定,全部賽車改為使用18吋的輪轂。

 先引用一張中文維基百科上的圖表 ——

 F1賽車的專用輪胎是光頭胎(Slick,沒有任何排水胎紋),倍耐力研製了五款乾地專用胎,每場大獎賽會挑選其中三款出來用。這一系列乾地胎按照硬度分為C1到C5,「C」代表「化合物」。

▪️「C1」:是這個系列最堅硬的輪胎,通常用於輪胎消耗最嚴峻、氣溫最高,或是高速彎最多、下壓力需求最大的賽道。能提供最大的耐熱性和極限能力,經得起長時間使用。但是以犧牲峰值性能為代價,抓地力表現不佳,也需要最高的工作溫度。

▪️「C2」:用途廣泛,適合高消耗、高速、高溫的賽道。通常也會用於新賽道,在安全顧慮上,是比較保險的選項。

▪️「C3」:用途極為廣泛,適合各種賽道條件,在耐用度和性能表現上取得了絕佳平衡,所以每一場比賽「C3」都會出現。

▪️「C4」:用途也偏廣泛,適合低磨耗、平均車速較慢、路面比較光滑的賽道。但需要快速將它升溫,才能發揮峰值性能。

▪️「C5」:是這個系列最柔軟的輪胎,專門為了低速賽道和需要高水平機械抓地力的賽道而設計。它只需要110 °C左右的工作溫度,就能提供最強大的機械抓地力,但是使用壽命很短。通常出現在街道賽,以及路面很光滑的賽道上。

 每場比賽,倍耐力都會從C1到C5之間挑出三款硬度的輪胎,供應給所有車隊使用。而挑出的這三款胎當中 ——

. 最軟的那款輪胎會在胎壁漆上紅色線條,稱為「紅胎」或「軟胎」🅢
. 硬度居中的那條輪胎就會漆上黃色線條,稱為「黃胎」或「中性胎」🅜
. 最硬的那款輪胎會在胎壁漆上白色線條,稱為「白胎」或「硬胎」🅗

 另外,如果比賽遭遇下雨、雨後積水的話,還有兩款具備排水胎紋的雨地專用胎:

. 較淺的排水胎紋,會在胎壁漆上綠色線條,稱為「半雨胎」🅘,能應付一般雨勢和乾溼不定的路面,但缺乏速度
. 較深的排水胎紋,會在胎壁漆上藍色線條,稱為「全雨胎」🅦,能應付磅礡大雨和積水,增強了抗打滑能力,更加缺乏速度

 如果還是覺得混淆,我再用兩張圖幫助你理解 ——

 假設。第一場比賽,倍耐力研究後判斷這條賽道的路面瀝青太粗糙了,磨耗太兇,平均車速又高,輪胎的負荷太沉重了,可能會有爆胎風險,他們就會挑最硬的那三款輪胎(即C1、C2、C3,「血量」比較多)。讓輪胎盡可能撐得住巨大的壓力和磨損,以安全為上。所以那一場比賽,紅黃白的歸屬就會跟下圖一樣:

 然後第二場比賽,倍耐力研究後判斷這條賽道的路面瀝青太細緻了,平均車速又低,根本不怎麼磨損,會讓輪胎變得太長壽,可能會導致比賽變得無趣,他們就會挑最軟的那三款輪胎(即C3、C4、C5,「血量」比較少)。讓輪胎死得早一點,也讓車隊忙一點,增加變數和觀賞性。所以那一場比賽,紅黃白的歸屬就會跟下圖一樣:

 注意到了嗎?第一場比賽裡最軟的紅胎,是C3;而到了第二場比賽,同樣一條C3,卻成為那場比賽裡最硬的白胎。如果你是個一知半解、正在試著看比賽的初學者,那可以不用管C幾,先放一邊吧。只要知道每場比賽的紅黃白代表什麼特性就可以了:

. 白胎🅗最硬、最耐磨損、里程最持久,但抓地力卻是最弱的,裝上它的時候通常車速更慢。適合長距離續航。

. 紅胎🅢最軟、最容易磨耗、通常也撐不了多少里程,但是抓地力最強,裝上它的時候通常車速是最快的。適合短距離衝刺。

. 黃胎🅜在磨耗、里程、車速和抓地力表現上,通常也是居中,因此也稱為「中性胎」。

 特別注意我用了很多"通常"這個詞,因為上述解說並不是篤定適用於所有比賽,每條賽道飆起來都有不同的磨耗特性、抓地力強弱和彎道節奏;有賽道很要求馬力,也有賽道很要求下壓力。每支車隊的賽車和輪胎搭配後也都有不太一樣的特性,舉一些例子:

.有的賽車很操輪胎;有的賽車不管怎麼跑,輪胎卻都好好的
.有的賽車刷單圈超級快的,但是正式比賽跑一段時間後就疲軟了
.有的賽車單圈刷不出速度,但是正式比賽跑一段時間後卻越來越快
.某場比賽裡,有賽車不管換紅胎還是白胎都墊底,結果一換黃胎就像火箭般瘋狂超車
.有的車隊很擅長用C2、C3跑出最速,有的車隊只擅長C4這款胎
.曾經出現過C1~C5都用得嚇嚇叫的賽車

2022年日本大獎賽結束時,法拉利與紅牛的輪胎磨耗對比
兩輛車都是用了21圈的半雨胎,但紅牛的看起來還很新

 影響輪胎磨耗的主要變因,包括前後輪中軸線的幾何定位、座艙 + 內燃機重心的前後垂直分布(影響負荷轉移特性)、懸吊幾何參數(外傾角、主銷傾角、束角、俯仰角、側傾剛性)、輪胎的負荷敏感性、簧上簧下重量比例、動態工況下重心轉移量,以及空氣力學下壓力的施加點與強度。這些參數綜合決定了輪胎在不同工況下的接地壓力波動、胎面溫度分布、橡膠疲勞循環、胎面剪切應變及滾動阻力特性,最終都會影響輪胎性能衰退曲線跟使用壽命。而這種各自擅長的情況每年都在變,這就是工程研發的精妙之處。

 至於經常聽到的名詞「保胎」(Tyre management),就是保護輪胎、延長使用壽命的駕駛技術。說白了就是一門「控熱」的精細工程:車手出彎會提早升檔,讓動力溫和釋放,減少後輪打滑生熱;入彎則先鬆油滑行,再晚一步煞車,把多餘熱量散掉。過彎時打方向盤像畫弧線而不是猛擰,減少橫向滑移,用最小偏航角通過彎心。長直線上,他們會暫時退出前車尾流、挪動路線,利用高速冷氣流為胎面降溫。差速器鎖定與煞車平衡則隨時微調,使前後輪均分動能與溫度。工程師藉胎內感測器即時監控溫度與胎壓,視情況要求車手放慢節奏或切換較柔和的動力模式。整套操作既維持競速,又把輪胎壽命延伸到策略需求,是非常細膩、要沉住氣的頂級駕駛管理。所以保胎並不是大幅放慢哦,是要在高強度下精算能量、熱度與抓地,延續輪胎的戰鬥力,一圈圈都踏在極限鋼絲上。

 一次換胎動輒花費20~25秒賽道時間。如果車手能把舊胎撐久,少進一次站,就等於免費賺到全場半條直線的距離。保胎技術因此成了戰略勝負的關鍵砝碼(例如2021年美國站的維斯塔潘)。

 來舉一個保胎耐久的案例 ——

◽ 2022年澳洲站,阿爾本完成了一次令人驚訝的輪胎耐久戰。他從第20位起跑,全程使用同一套硬胎(C2),一口氣跑了57圈,直到比賽最後一圈,為了符合規則才去換胎,這在當代F1非常罕見。原本硬胎被認為頂多只能撐50圈,但他靠著精準保胎和穩定節奏,把這套輪胎用到極限。隨著燃油減少,車重變輕,胎溫一直維持在理想範圍,輪胎壓力和磨耗也逐漸穩定,讓他後半段還保持著競爭力,甚至還有抓地力可以提升圈速。最終,阿爾本從最後一位追到第10名,斬獲寶貴的積分。這場比賽成為近年F1最經典的硬胎耐久案例,連倍耐力官方都坦言「我們自己都沒料到硬胎能撐這麼久」。

阿爾本和他跑了57圈的白胎


 另外有一點要提:F1輪胎的配給規則維持近年架構,依不同賽道,由倍耐力事先指定出三種配方,然後每位車手在一個比賽週末有固定配額(不可與隊友互換或共用):

✅ 13套乾地胎
  • 2套硬(白)
  • 3套中(黃)
  • 8套軟(紅)
✅ 7套濕地胎
  • 4套半雨(綠)
  • 3套全雨(藍)
 在練習賽期間,車隊可以任意挑選獲配的輪胎使用,但每場練習結束後需依規定繳回2套用過的胎(如果練習賽當天下雨並只跑濕地胎,依然要繳回2套乾胎),確保每位車手進入排位賽與正賽階段最多只有7套乾地胎可用,用完就沒了。

如這張圖,皮亞斯特里正賽開始前
剩餘2套新白胎 + 1套新黃胎 + 3套舊紅胎

 有些車手在比賽末段出紅旗或安全車時,還能換上全新軟胎,原因是他在排位賽早早被淘汰,沒進Q2或Q3,所以當別的車隊在排位拼圈速時已經用掉好幾套軟胎,他的那些全新胎就完整保留下來。等到比賽後段遇到意外,大家都只能用舊胎,他卻能換上還沒拆封的全新軟胎,這就成了稀有的優勢(例如F1電影裡的主角車隊就是如此,最後紅旗時可以拿出新軟胎衝擊冠軍)。

 最後聊一下每支車隊在正賽之前都要開會討論的輪胎策略:


 如上面這張圖,假設比賽總圈數是50圈,那車隊就要想「我們要用什麼硬度的輪胎去跑完比賽?有幾種可行的策略?哪一種最快、最適合我們的車?」 ——

.紅換白🅢🅗(一停):模擬數據後速度最快的策略。但是進站的前幾圈有可能會掙扎於輪胎衰退,比賽結束前的白胎也有可能會面臨一點衰退問題。

.黃換白🅜🅗(一停):模擬數據後速度次快的策略。速度不如用紅胎起步,但是在輪胎衰退上比較有餘裕,駕駛風格可以稍微激進一點。

.紅換黃🅢🅜(一停):模擬數據後速度居中的策略。需要細心保護紅胎,走線和煞車都要保守,才能跑這麼多圈,但比賽後半段有追人或防守的優勢。

.紅換紅換黃🅢🅢🅜(二停):模擬數據後速度最慢的方案。用兩節紅胎可以保持很出色的圈速,比賽後段也很強勢,但代價是要多進一次站,折損時間。

👇輪胎基本規則👇
 
📌除非比賽全程濕滑,否則每輛賽車都必須至少執行一次進站停車,並至少更換一次不同硬度的輪胎。 
  • 若紅胎起步,則至少一次進站是換黃或白胎
  • 若黃胎起步,則至少一次進站是換紅或白胎
  • 若白胎起步,則至少一次進站是換紅或黃胎
📍若某賽車紅胎起步,進站又是繼續換裝紅胎,那就必須在比賽結束前再度進站換黃或白胎,否則取消資格。
 

 在正賽起跑最初兩到三圈,輪胎圈速優勢是最關鍵的因素,紅胎往往能向前爭奪賽道位置,而白胎則相反。到了十圈左右,關鍵變成輪胎的壽命優勢,那時的紅胎已經是強弩之末、即將耗盡能量,無論如何隨時都要準備進站;而白胎則可以盡情加速,從容的應對高速彎,甚至可以等看看場上是否會出現安全車,在進站策略上的選擇更有彈性。

 所謂進站策略(Pit Strategy),就是何時換胎、該換什麼胎的戰略,也是F1車隊用來較勁的暗黑藝術,用起來高深莫測、瞬息萬變,而身為車迷和觀眾的我們則可以等著看最後的好戲,當策略成功換得勝利,妙招會讓我們拍手叫好;當策略失敗錯失機會,昏招也會讓我們莞爾一笑。不同的輪胎,就像賽跑時換上不同的鞋子,試圖利用輪胎特性來戰勝對手的一種最佳方式。如果用(賭)對策略,甚至可以超掉車速更快的對手。


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