赛车碰撞G值浅析

[阿亮管理员 注册日期: 2015/04/02发帖数: 726]

在2016年3月20日举行的澳大利亚大奖赛中，迈凯伦车手阿隆索在弯道前试图超越哈斯车队的古铁雷兹时，车子右前轮在车子305公里每小时的时速下与古铁雷兹车子的左后方发生碰擦，车子继而失控，接着腾空跃起，翻转，最后狠狠撞向了轮胎墙，车子犹如飞机坠毁一样只剩下残骸，而令人欣喜的是，阿隆索安然无恙的从车子残骸中爬了出来。

 
FIA在2016年6月初发布了针对此碰撞事故的分析。根据耳部的加速计以及ADR(事故数据记录仪)收集的数据，阿隆索的赛车在第一次撞墙的时候横向G值达到了45G，赛车在滑入缓冲区的时候左部受力导致赛车翻滚，此时横向G值达到了46G。接着赛车在空中翻滚了540度（1.5圈），接着坠地，时长0.9秒，在坠地的时候，赛车的尾部着地，此时峰值G值为20G。赛车再次翻滚，最终停了下来。

阿隆索在在此次事故中导致气胸以及肋骨骨折，并因此缺席了巴林站的比赛，不过他在4月17日复出参加中国大奖赛，并且在4月底表示已经完全康复。

这次时速超过300公里每小时的撞车看上去非常吓人，但是阿隆索不仅能从车子中爬出来，而且受伤在一个月左右就已经基本康复。那么从FIA发布的数据来看，其中第2次的46G的G值到底有多大？

根据物理知识，G代表的是重力加速度的意思，它的值大概是9.8米/平方秒，字面意思就是一秒可以增加(或减少)9.8米/秒的速度。这其实就是物体在地球上自由落体的时候，它速度会越来越快，而它增加的速度就是代表一个1个G。

有一个关于加速度的公式：v1-v0≈(G*9.8)*t，其中V1代表尾速（单位米/秒），v0代表初始速度，G代表重力加速度（单位米/平方秒），t代表时间（单位秒）。比如一台车子以1个G的加速度从静止加速到百公里每小时（实际上车子在加速的时候加速度也是变化的），那么我们可以算出它需要耗费多久。首先将100公里每小时换算成米/秒是27.7777778米/秒，那么t=27.7777778/9.8=2.83秒。

然后试想坐在一台百公里加速度为2.83秒的车子里面（这其实已经是超跑的加速性能了），你会感受到强烈的推背感，但是此时你承受的仅仅是1个G而已。所以说，1个G的感受已经非常强烈了！

我们再来看看世界上加速性能最好的车子——NHRA的Top Fuel，2015年的8月23日，在美国的一场NHRA的直线加速比赛中，Antron Brown驾驶一辆Matco Tools Top Fuel赛车从静止开始加速，3.680秒之后，他的车子跑完了1000英尺的距离（约合304米），尾速为331.12英里每小时（约合148米每秒）。还是根据上面那个公式，此时我们可以算出Brown承受的平均G值约为4.1G。然而，在Top Fuel最开始的99英里每小时（44.25696米每秒），加速时间仅为0.86秒左右，那么此时车手承受的G值在5.25G左右。

一台F1赛车在大力刹车以及过弯的时候也大概会产生5G到6G的G值，而这会耗费车手大量的体力。

那么问题来了，人类能够承受的最大G值是多少？其实，这是由多个方面的因素组成，除了G值大小，还与作用时间，方向，位置，以及身体的部位有关系。所以并没有一个确定的答案。

人类的身体是柔韧并且可变形的，特别是柔软组织部分。比如朝某人脸上打一巴掌，可以产生上百的G值，但是不会产生实质性的损害。但是如果持续的施加16个G，则可能会致死。

G值所产生的损害还与其方面有关系，一般来讲，垂直方向的G值对人体的损伤会非常大。因为它会让你的血液不能正常流通，比如战斗机飞行员在把飞机开往天空的时候，他们的血液会流到脚部，一个正常人在昏迷之前可以容忍5个G值，而一个经过训练的飞行员在穿上重力防护服等将血液导回大脑的情况下可以容忍9个G值。以下视频是飞行员做G值测试时达到9G的时候昏迷：

 

而如果是在往下做加速的话，血液会流到脑部，人类可以承受的G值则要低得多。这大概是2到3个G左右。这种情况被称为“红昏”，意即眼部充血。

人类在水平方向能够承受的G值远远大于垂直方向的。在向前加速的时候（通俗来说就是眼珠子会陷进去）会比减速的时候（通俗来说就是眼珠子会突出来）容忍度要高，因为视网膜中的血管在后面这种情况会变得更加敏感。

一个未经训练的人根据作用时间，所容忍的G值不尽相同。如果少于10秒，可以承受20G，1分钟可以承受10G，10分钟可以承受6G。被称为地球上最快的人John Stapp于1954年在火箭滑车上测试人类所能承受的G值（Stapp达到了1017公里每小时的时速），他最终承受了46.2G的减速度，尽管Stapp坚信这还没有达到人类的极限，但是这种测试对其身体造成了各种伤害。

那么在车子发生碰撞的时候，产生的G值有多大？在1977年的英国大奖赛期间，David Purley的赛车油门卡住，车子以173公里每小时的时速撞墙，车子在66厘米的距离中停止，这次撞击的G值大约在179.8G，Purley出现了几处骨折，但是得以幸存。

2003年，IRL（IndyCar前身）车手Kenny Brack在德克萨斯的一次比赛中遭遇重大事故，险些丧命，在这次事故中记录的G值达到了214G。Brack出现了多处骨折，并且耗费了18个月才得以恢复。这也是目前已知人类能够存活所记录的最大G值。

2014年10月份，比安奇在日本大奖赛中以时速212公里每小时的速度失控，当时通过耳部的加速计所记录的G值为92G，不过，后来分析指出，加速计其实在关键时候已经掉落。FIA最终给出的结论是车子在失控的2.61秒之后发生了碰撞，时速为123公里每小时。而最终给出计算后的G值为254G。那么我们可以根据上面的公式，假设在碰撞的时候G值都是254G，反推出如果从时速123公里每小时减速到0，所需要花费的时间仅仅为0.0137秒，并且这个承受的部位是在头部。

所以，作为赛车手，需要进行大量的体能训练，承受G值无疑是主要的原因之一。

• 该话题由  阿亮 于 2017-12-17 修正。

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