學生也有方程式賽車 培育潛在車手及工程師(上)

其實在80年代,美國汽車工程師協會舉辦為大專生設計的「國際方程式賽車大賽」(簡稱FSAE),讓學生組隊開發入門的方程式賽車,每年吸引世界各地的大專生在遼闊的競技場一較高下,幸運的話還被車廠或車隊相中成為他們的一份子。隨後賽事在歐洲和亞洲崛起,台灣的學生方程式車隊也到日本站SFJ築夢。

圖/Taipei Tech Racing、NTHU Racing


日本站SFJ(Student Formula Japan)
亞洲學生的方程式殿堂

同歐洲和美國的比賽項目,分為靜態(325分)和動態(675分),以總計1000分來排總名次,靜態項目中有設計賽車、成本控制和營銷報告,主要是考驗學生的設計理念是否符合競賽用途,再來是製作成本要在25000美金,若超出預算就被扣分,而最後的營銷報告在於學生如何推銷自己的作品給各年齡層,說服他們買自己的賽車作為訓練,甚至是比賽,而這些靜態報告就在模擬賽車公司的運作,從工程師到行銷專員的訓練面面俱到,評審多半來自車廠的工程師或營銷部門。

▲在靜態報告中裁判是根據繳交的報告書而隨機提問,所以學生對內容要滾瓜爛熟,當他們對賽車的設計有疑慮時,可能會影響到比賽進度。


或許是安全上的考量,動態項目不像我們在一般賽事看到的追逐畫面,而且頂多在遼闊的空地或取場地賽道的一部分進行,基本上的賽程分為「直線加速」、「八字繞錐」、「高速避障」和最後「20公里耐久賽」。其中「高速避障」是在規劃的賽道內,一次只能放行一輛車讓車手跑兩圈,以取最佳單圈記錄作為耐久賽的排位,在耐久賽中採用越野賽的車輛放行法,同場將有兩隊以上同時競賽,並沿用「高速避障」賽道進行20圈(1圈為1公里多)的比拼,當強弱之分明顯時,就會出現超車的情形,場面相當刺激,不過在比賽結束時還得測量賽車的油耗(列入積分),油耗愈少,積分就更高。

為了讓賽車能安全下場,在動態比賽前每輛賽車必須通過FSAE規定的安檢,即車手跳車、側傾、噪音和煞車這四項,外加一項車輛技術檢驗。首先,為提高學生的賽車安全觀念,模擬賽車起火時得快速逃離座艙;接著將賽車定位後,先以45˚側傾,檢查在側傾中是否漏油水,再升到60˚以檢查四輪能否穩穩的貼地,只要有一側車輪浮起就不能過關,同時也要秤車重(包含車手),但沒最低限制,而噪音必須在規定的110db內;最後的煞車致關重要,當直線加速25m立馬緊急煞車,要在指定的界線內確保四輪鎖死,測試煞車力是否足夠,待全部安檢通過後才獲准前往賽道,檢驗過程不會輸給職業車隊的整備。




▲車手跳車



▲45˚和60˚側傾(含秤重)  



▲噪音110db 


▲煞車



▲車檢是非常重要的項目,考驗車手在5秒內快速逃離座艙的同時兼顧賽車的安全性,全部通過後會在車頭貼上4張貼紙,代表完成了4項車檢。


學生方程式賽車規格

1.引擎排量在710c.c.以內
2.馬達功率最高80kw(電動車)
3.空氣限流器口徑在20mm
4.軸距不低於1525mm
5.使用8-13吋的乾/雨胎
6.噪音在110db以內



 

學生方程式賽車進擊大鵬灣賽道 挑戰自造車的極限

圓學生的一場賽車夢

有沒有看過學生能憑自己所學打造一台方程式賽車?在汽車工業發達的國家,企業或學校早已打下學生自行設計汽車的實力,甚至為培育賽車而舉辦比賽,像FSAE是專為學生舉辦的國際賽事,同時也是培育汽車工程師和車手的搖籃。如今團隊規模已有汽車公司的經營雛形,具有潛在的商業價值,而台灣已有三支學生方程式車隊成立,但不受廣大企業支持,也苦於沒有合適的場地試車。在來臨9月日本站的FSJ賽事,Option Cup給予學生曝光的機會,圓一場下FIA認證賽道的夢想。

 

台北科技大學方程式賽車隊 Taipei Tech Racing

只為了一個上賽道的機會

2014年成立賽車隊,至今已有19人。據副隊長表示,當初步入大學,原本想參加系上的節能車團隊,不料教室裡有一批學長進來介紹剛成立的方程式賽車報告,聽了學長們的演講後毫不猶豫的加入團隊。由於隊伍剛成立,沒有實戰經驗,課本上並沒有教大家如何設計賽車,像無頭蒼蠅般的毫無方向,花費很多時間找齊資料才有雛形。

但面對最困難的問題是經費不足,光是買一顆引擎就要90000元,教育部批的經費也不過幾十萬,而去日本比賽的一次費用就得耗掉200萬,學生必須多找贊助商來經營車隊,至今仍努力的找尋贊助。此外,車手是在卡丁車場選拔中提出4名,但沒有受過正規的訓練,頂多在卡丁車場試車。完成實車後的2015年,第一代車TTR1在日本比賽中因車檢超時不能過關,導致接下來的項目都失去資格。2016年派出TTR2出征,在一切比賽都很順利時,傳動軸突然斷掉,由於搶修時間過長,裁判直接發紅旗判失格,令他們敗興而歸。今年為了雪恥,即便新一代車TTR3狀況百出,也要下大鵬灣試車,只為了一個曝光的機會。

 

TTR3大約有70%是隊員自己設計,除了引擎、變速箱、避震器、車輪等複雜機構之外,大從車架小至方向盤都自己打造,車重約215kg。為改善上一代的設計缺陷而日夜趕工,望能趕在來臨7月的新車發表,不過也藉由這次下賽道的機會收穫不少,團隊將會把賽車調校到最好,在9月的日本站FSJ比賽交出完整的成績。

採用本田重機的600c.c.四缸引擎CBR600RR,改由電子快排傳動,而引擎上的限流器是自己設計,避震器則用腳踏車的DNM品牌,為省下空間改用橫推方式。

雙A臂和立柱都由自己設計,立柱的功能是支撐輪轂,而輪轂用於固定碟盤和輪圈,是雙A臂與輪胎之間的重要零件,同時也傳導輪胎的受力。

Hoosier R25B的13吋輪胎搭配Rays TE37輪框,可提高彎道的操控力。此外,賽事也規定至少輪框要8吋以上,但沒有上限。

自己設計並請人加工的鋁合金踏板組和轉向機,為了省掉方向盤的開模步驟,決定用3D列印打造,並加入碳纖維材質。

 

 

NTHU Racing-清大賽車工廠

無汽車背景也能做賽車

三支車隊當中資歷最淺,於2015年成立,車隊有32人。隊長說,在大一的暑假就開始進學校工廠跟著大家學習。一般人以為機械工程系一定會碰到汽車,其實不然,廣大的機械領域學不完,各校只能設定某一方向來編定課程。像清大的動力機械系並沒有汽車背景,要做賽車注定比其他有汽車背景的兩隊更加困難,在無人指導下團隊都靠自學才有今天的成就。

 

成立的第一年,也有經費不足的困擾,只能買來一顆問題諸多的引擎,隊員們說當初最煎熬的是瘋狂找資料研究。所幸的是,他們有加工零件的能力,比起其他兩隊佔優勢。就在2016年的第一次日本比賽中,派出的第一代車TH01在前兩回合非常順利,但在第三回合中鏈條斷裂,當時沒有備用品,只好去當地的店家買新的鏈條,等待搶修完畢,已失去耐久賽的資格,也是所有回合中最重要的比賽,於是在92支隊伍中落入第65名。隨後的2017年,有贊助商教導他們焊接車架、製作車殼和加工零件,加上系友會學長贊助金額,車隊才壯大起來,但一直都面對缺場地練習,只能在南寮漁港的停車場試車。

Kawasaki ER6n的650c.c.雙缸引擎,也是用電子快排傳動。

來到大鵬灣賽道試車,車隊派出新一代車TH02下場,收集有利的數據作為日後的比賽準備。當車手跑了幾圈後,認為賽車無論在加速還是過彎都很穩定,轉向機構也比第一代TH01還輕,有這樣的結果是幫他們打了強心針。而TH02的設計上與其他兩隊差不多,約有80%自己打造,車重約225kg。通過這次的測試,他們有信心能將TH02在來臨的9月日本站FSJ發揮極致。

自行設計的鈦合金雙A臂,能承受更大的強度,在過彎的表現上有極佳的表現。

碳纖維打造的賽車椅,雖然包覆性不及專業座椅,但以學生親手製作來說算不錯了。

原本排氣管的頭中段不符合TH02的設計,於是隊員切掉部分管子並重新焊接。

 

南臺飛鷹方程式 STUST Formula SAE Racing Team全台第一支學生方程式賽車隊

 

2005年成立,是全台第一支學生方程式賽車隊,迄今為止已有8代賽車,目前車隊有15人。出國比賽經驗相當豐富,雖然獲得贊助商的支持依然有限,但不是團隊中最難的困境。團隊成立至今超過10年,也同台科大和清大一樣面對缺乏場地練習的問題。此外,隊長也發現隊員們的凝聚力不足,加上過去好的設計資料不見,是令隊長最堪憂的問題,於是打算自己作一套管理SOP留給下一任隊長。

 

台灣至今沒有學生方程式比賽,所以他們只能出國以賽代練,在國際性的比賽中看見了很多比自己還強的賽車,其中有不少車隊是有知名汽車大廠支持,如M.Benz、AMG、BMW,甚至Red Bull F1賽車也參與其中,令他們羨慕不已。對他們而言,只能透過比賽去跟別人交流,觀察比自己還先進的造車技術,並嘗試模仿別人。而在大鵬灣賽道派出的第七代車ER105,跑完幾圈後引擎開始出問題,身兼車手的隊長也說,在高速直線下明顯感覺車殼因空力作用被往下拉,還不斷的去擦撞避震器,尾翼也變得非常不穩定,不過對他來說是非常棒的收穫,會將這些問題來改善第八代車,並讓ER105正式退役。

注重扭力輸出的學生方程式賽車,ER105車重267kg,在0-100km/h加速只要4秒。為了輕量化,團隊用3D列印打造進氣系統,希望能減少車重,並利用碳纖維打造一組空力套件,是在三支隊伍中比較突出的設計。

採用本田重機的600c.c.四缸引擎CBR600F4i,由序列式手排傳動。

設計僅有13mm管徑的雙A臂,並採用鈦合金材質打造,輕量化的同時也達到應有的強度。

大尾翼也用碳纖維打造,並由隊員設計和加工。

依照車手的握姿去設計方向盤,並用碳纖維和木頭打造,以利於更精準的過彎。

2016 FASE國際學生方程式賽車,台灣未來的耀眼星星

2016年9月6日至10日,由國立台北科技大學組成學生方程式賽車團隊 TTR (Taipei Tech Racing)領軍,前進日本參加JSAE/國際汽車工程協會日本分會所主辦FSAE(方程式賽車)賽事。台北科技大學的TTR車隊,獲得28家國內各界廠商贊助。身為專業底盤改裝零件的PROGi,對於此次FSAE賽事更是全力支援TTR團隊。自輪胎強化鉻金彩鈦螺帽、強化熱水塞、測溫安全水箱蓋、全車強化矽膠軟管至PROGi 專利麥卡多優力膠襯套,皆為PROGi贊助品項。

 

總代理:源豐本汽車工業

電  話:(04)2529-9561

網  址:www.fb-rubber.com.tw

學生也有方程式賽車 培育潛在車手及工程師(下)

北科大和清大赴日比賽
 為打造更好的賽車

今年6月,我們邀請北科大、清大和南台科大,全台僅三所大專的方程式車隊參加O.T.G.P Rd.1,讓他們在大鵬灣賽道試車,為赴日本站SFJ作好準備,可惜南台科大因經費不足而放棄參加今年的9/5-9 SFJ,北科大和清大得在94隊中較量,過程非常不簡單。以靜態項目為例,裁判會在設計和成本報告中不斷的拋出問題,如設計的零件是否在成本的控制內,加上如何規劃生產線,讓實際產量和組裝符合範疇,對沒經驗的學生來說是挺大的挑戰,只能詢問工廠的課長解惑,可說是訓練工程師和營銷部門的搖籃。而車輛技術檢驗方面,只要賽車的某些零件有影響安全的疑慮就必須現場修改,光這一點兩隊都歷經波折後才通過。


▲臺北科技大學學生方程式賽車隊-taipei tech racing


比賽的第三天來到動態項目,也是考驗學生打造方程式賽車的性能,第一關的0-75m的直線加速,兩隊已有參賽經驗,順利完成也是必然的事,據他們說,能在5秒內完成,估計時速能到100km/h;第二關的八字繞錐須順逆時針各跑兩圈,是轉向系統的精準度和車手過彎表現的初步考驗,緊接的高速避障賽,是以秒數來決定進入耐久賽的資格,是否要在這關激烈操駕賽車,讓他們很猶豫,畢竟台灣沒有合適的場地作測試,於是決定放手一搏,時間成功壓縮到1分鐘左右,非常考驗車手的臨場表現。




▲清大(上圖)和北科大(下圖)兩隊在每回合中的成績都比去年進步許多,可惜在最後3圈的耐久賽中北科大的右前輪轂爆裂,遺憾收場。

其實耐久賽不是每隊都能走到這裡,通常在高速閃避障賽會讓許多賽車掛點或太慢而遭淘汰,當進入耐久賽的第10圈就得換車手,清大車隊如期完賽但北科大就沒這麼幸運,僅剩三圈就完賽時,右前輪轂爆裂,隨後一群人在賽車旁邊揮旗,意味著下次再來。或許你覺得這場比賽似乎忽略車手的訓練,據北科大前隊長說,日本自動車大學車隊每年只小改款賽車,但在競賽中比往年快5-8秒,加上學校有自己的賽車場,明顯也注重車手的訓練,畢竟賽車再好也要車手的駕馭才能表現。



▲當中能看到有的賽車是單體座艙,工程技術更接近方程式賽車水準。



▲茨城大學車隊在高速避障賽中進入59秒,與其他車隊的平均秒數快1秒!



▲來自孟加拉的車隊因海關延誤而賽車遲遲未到,敗興而歸,但這就是比賽。