簧下質量那些事兒
提到摩托車的性能,摩友們總是津津樂道,談排量、談發動機缸數、談動力輸出特性、談懸掛系統、談車架……但是,在更深層次還有很多相關的知識,雖然對摩友們來説顯得比較生僻,但它們也是實實在在地對摩托車的整體性能起着重要作用,比如這次我們要談的簧下質量。
我們知道摩托車的質量,或者通俗地説重量,最常用概念的是淨質量和整備質量。所謂淨質量,就是摩托車不包含各種油液的質量,即摩托車沒有裝汽油、機油、散熱液甚至制動液和電池液時的質量。整備質量則相反,注入了這些油液,摩托車才能正常行駛,但同時摩托車的質量也隨之增加了。比如,KTM的中量級雙缸探險車790 Adventure淨質量是189kg,整備質量則為203kg,增加了14kg。
那麼,簧下質量又是什麼呢?這個“簧”指的是懸掛系統,簧下質量其實就是懸掛系統以下的質量,通常包括了輪胎、輪輞、制動盤和卡鉗、車軸、前叉的下管等;相應地,發動機、油箱、車架、坐墊等懸掛系統以上的質量,我們可以看作是簧上質量。
簧下質量這個概念有什麼用?
讓我們先來看個例子。古代的馬車是沒有懸掛系統的,整體都是硬邦邦的,換句話説馬車重量都是簧下質量。現在,八匹駿馬拉着馬車飛馳而過,突然,路上冒出個小土坡,駿馬繼續奔馳而過,但是馬車衝上小土坡之後,由於慣性作用,就整個兒騰空而起,直到在重力作用下,又重重地落迴路面……如果,這個小土坡不巧出現在彎道之中,那麼馬車在過彎中騰空而起,落地時就等着側翻了!
所以,簧下質量的概念很重要。在具體運用中,在經濟可行的情況下,我們總是想方設法減少簧下質量,目的是降低摩托車奔馳時騰空而起的風險,確保輪胎咬住路面,儘量避免車輛失控。
在簧下質量相關的配置中,最顯著的就是車輪,因此廠家對車輛“偷輕”也是從輪輞先下手,通過輕質材料的使用來減少重量。比如雅馬哈在2015年推出的新一代YZF-R1,就着力在增力和減重上下功夫。為了降低簧下質量,雅馬哈為YZF-R1配置了鎂合金輪輞,讓前後輪輞的質量分別減輕了4%和11%,加速、制動更加得心應手!
更高端、更挑剔的超級跑車,則用上了碳纖維輪輞,如寶馬HP4 RACE。它的淨質量削減至不可思議的146kg,這一水平比杜卡迪1299 PANIGALE R FE輕了足足22kg,甚至比競逐WSBK的賽車還輕,比MotoGP賽車只重了一點點!為了降低簧下質量,HP4配置了輕合金鍛造輪輞,但是HP4 RACE更加誇張,用上了碳纖維輪輞!與輕合金鍛造輪輞相比,HP4 RACE的碳纖維輪輞減輕總量達30%。在維持理想剛性的同時,碳纖維輪輞還有彈性優勢:根據對比測試,當以120km/h的速度軋過70mm的障礙物時,鍛造輪輞出現損傷,輪胎很快失去部分氣壓;相比之下,碳纖維輪輞則吸收了衝擊能量,隨即恢復到原初的形狀。而且,輕巧的碳纖維輪輞減少了40%的陀螺力,這在優化操控、轉向乃至加速、制動方面,都能襄助騎手獲得更佳的體驗!
在減輕輪輞質量的同時,制動系統的質量也不能放過。早先,摩托車制動系統主要採用7mm的厚制動盤,現在則流行更輕、更窄的5.5mm薄制動盤,同時採用了鏤空結構,在減輕簧下質量的同時還增加了空氣接觸面積,從而獲得更好的抗熱衰減能力。在降低制動系統簧下質量方面,毫釐必爭的MotoGP賽車達到了極致程度。各大車隊在追求最好性能的制動系統方面不計成本,採用的是獨特的碳纖維陶瓷制動系統,具有更強的制動力,極佳的散熱能力,更高的質量集中化程度,以及更輕的簧下質量。通常來説,一隻標準的制動盤質量約1.4kg,但是碳纖維制動盤的質量只有1kg,削減約30%;一隻傳統的制動襯墊質量125kg,而碳纖維制動襯墊只有50kg,削減60%。
以Desmosedici GP為例,這匹杜卡迪戰馬的車身大量採用碳纖維、鈦合金、鎂合金等輕質量材料,淨質量只有157kg,比杜卡迪Panigale V4 R輕了15kg,質量異常輕盈,驅動Desmosedici GP能夠跑出350km/h以上的極速!在這種情況下,制動作用比過去顯得尤為重要,因此,Desmosedici GP武裝了碳纖維陶瓷材料製造的Brembo制動系統,騎手可以在更加靠近彎道時再迅速降下速度,以進一步減少時間損失。
既然採用碳纖維陶瓷材料製造的制動系統性能如此優異、簧下質量這麼輕,為何不推廣使用,或者至少用於高端跑車呢?或許你想多了,MotoGP賽車的制動系統都是由專業製造商與賽車隊聯合測試研發的,成本之高令人咋舌——以Brembo制動系統為例,一套MotoGP賽車的制動盤和制動卡鉗,價格約2萬美元,比一輛最新版雅馬哈YZF-R1還貴,對於民用版車型來説,無疑會大大提高成本,又有多少人會為它買單呢?