F1
F1 賽車的演變
從 1950 年代純粹動力到今日的混合動力技術，F1 賽車的演變展現了創新與速度的極致結合。在此，探索每個十年如何塑造賽車運動與高性能車輛的未來。
F1 賽車正是運動與科學交匯的地方，每一次改進都推動著性能的提升。就問Max Verstappen吧，他深知每一項微小創新的重要性，這些細節往往決定了能否奪冠。在 2024 年新加坡大獎賽 前夜，Verstappen 和他的團隊對賽車進行了最後的調整，以提升他的競爭力——而這些臨時變更最終發揮了關鍵作用。
Max Verstappen at the F1 Grand Prix of Singapore
© Getty Images/Red Bull Content Pool
「我對拿下第二名感到非常高興……這一切都要歸功於車隊的辛勤努力；他們提出了一些出色的解決方案，並在一夜之間對賽車進行了許多調整，這帶來了巨大的改變，」Verstappen 說道。「賽車變得更加順手，我們能更積極地攻擊彎道，並且真正將性能發揮到了極致。」
01
早期時代（1950 年代 – 1960 年代）
F1 的起源
F1 賽車的最早雛形可追溯至1890 年代，當時法國公路賽在愛德華時代（Edwardian era）迅速走紅。然而，在 F1 正式登上賽道之前，競技性賽車經歷了數個發展階段。1901 年，首場「大獎賽」（Grand Prix）賽事舉行，但 F1 作為正式賽事類別，則經過數十年的演變才逐步成形。1946 年，國際汽車聯合會（FIA）統一了賽車規則，而現代 F1 則直到 1950 年才正式開啟。
歷史性的起點
「Formula 1」這個名稱最初被稱為「Formula A」，指的是每位參賽者必須遵守的規則。這些規則涵蓋了車輛設計中的各項技術規範，或稱「公式」，包括空氣動力學、車重與引擎排量等。
1950 年，首場 F1 賽事在法國西南部的波城（Pau）舉行，隨後 F1 賽事的需求迅速增長。一個月後，首屆世界錦標賽於英國銀石賽道（Silverstone Circuit）登場，正式拉開了 F1 世界冠軍賽的序幕。
Juan Manuel Fangio at the 1954 German Grand Prix
© Daimler AG
早期的 F1 賽車與今天的空氣動力學猛獸相去甚遠。當時，由於缺乏空氣動力學改進，車手在賽道上的操控往往受到影響。Juan Manuel Fangio 和 Stirling Moss 等車手經常在應對複雜賽道時發生事故。（儘管如此，他們仍多次成功征服這些賽道，其中 Fangio 在 1950 年代奪得五座世界冠軍。）
F1 早期變革
1958 年是 F1 歷史上的重要轉折點，這一年引入了首批重大賽車規則變更。賽道距離從約300 英里縮短至 200 英里，並規定車手必須使用Avgas 航空燃料。
此外，1958 年也是首度出現引擎設置在車手座位後方的賽車，這款車由Cooper 車隊設計，並由Stirling Moss 在阿根廷大獎賽駕駛，為 F1 賽車設計帶來了革命性的改變。
1961 年，賽事監管機構試圖透過限制引擎規格來降低賽道速度，規定引擎排量不得超過 1.5 升，且不得使用機械增壓。然而，這一決定在 五年後 被推翻。到了 1966 年，F1 車手獲准使用 3.0 升引擎，大幅提升了賽車的動力與速度。
1960 年代也開啟了 Lotus 時代（Lotus Era）在 F1 的輝煌篇章。英國 Lotus F1 車隊 透過將傳統的 空間框架（spaceframe） 設計改為 鋁合金單體式車架（monocoque chassis），打造出更可靠的引擎與車體結構。這項技術革新為 Jim Clark 帶來巨大優勢，使他在三年內兩度奪得 F1 世界冠軍。
1960 年代後期，賽車尾翼（aerofoils） 開始出現在 F1 賽車上，這項技術靈感來自 Jim Hall 的 Can-Am Chaparral。尾翼能夠產生 下壓力（downforce），提升賽車的抓地力與穩定性，讓車輛能以更快的速度通過彎道。這項創新也標誌著 Lotus 時代的終結。隨著尾翼技術的應用，賽車的速度大幅提升，競爭格局發生變化，其他車隊紛紛追趕這項突破性的空氣動力學設計。
02
1970 年代 – 1980 年代
空氣動力學的崛起
到了 1970 年代，F1 正式進入空氣動力學時代。Lotus 車隊 再度崛起，這次他們採用了全新的設計，包括 「鏟型鼻翼」（shovel nose），並結合當時剛被引入不久的 尾翼，進一步優化車輛的空氣動力學性能。這款創新的賽車幫助 Lotus 車隊在多位車手的駕駛下奪得 五座世界冠軍，再次奠定其在 F1 歷史上的傳奇地位。
1975 年，Ferrari 車隊憑藉車手 Niki Lauda 和 Clay Regazzoni 崛起，成為 F1 賽場的領軍勢力。他們駕駛搭載 水平對臥 12 缸（Flat-12） 引擎的 312T 賽車，在當時展現出極高的競爭力。大約一年後，進氣箱（airbox） 被引入至 F1 賽車座艙後方，使空氣能更有效導流至引擎，提升動力輸出。這一變革標誌著 F1「地面效應」（Ground Effect）時代的開端，使賽車能夠貼近賽道，進一步增強空氣動力學效能，同時也提高了能量消耗。
F1 工程師們不斷嘗試不同的空氣動力學設計，以進一步降低車身並貼近地面，這一過程被稱為 「地面效應優化」（Ground Effect Optimization）。然而，這一技術經歷了多次試驗與修正。最初，賽車底盤過低，導致它們無法適應賽道上的顛簸或路緣石，影響穩定性。為了解決這個問題，工程師們引入了 Venturi 隧道（Venturi Tunnels）和更流線型的車身設計，以增強抓地力並提升過彎速度。Venturi 隧道 是設計於賽車底部的特殊通道，能讓空氣加速通過，從而產生更大的下壓力（Downforce），進一步增強車輛的賽道表現。這一技術的應用，使 F1 進入了更高效、更激烈的競爭時代。
到了 1980 年代初，每支車隊都採用了地面效應優化（Ground Effect Optimization） 的賽車。然而，這些技術進步也伴隨著更高的事故風險。由於賽車下壓力過大，一旦懸吊系統失效或車身底部與賽道接觸，車輛可能會瞬間失控，引發嚴重事故。因此，在 1982 年，FIA 禁止地面效應技術，迫使車隊重新設計賽車，尋找新的空氣動力學方案，以維持競爭力。
渦輪增壓的突破
Renault 率先打造了 F1 史上首款渦輪增壓（Turbocharged）賽車——RS01，由 Jean-Pierre Jabouille 駕駛。這項技術的出現，標誌著 F1 動力單元的一次重大突破。然而，渦輪增壓引擎也帶來了一個新挑戰：渦輪遲滯（Turbo Lag）。這種現象指的是引擎在產生足夠廢氣來驅動渦輪之前，車輛加速會有短暫的延遲。雖然這意味著動力輸出需要時間，但只要車手在油門上施加更大力度，仍然能夠獲得驚人的速度提升。
Renault begin the turbo era in 1977 with the RS01
© DPPI
渦輪引擎的發展起初進展緩慢，因為當時仍有 11 支車隊 使用高性能的 Cosworth 自然吸氣引擎。然而，到了 1983 年，渦輪增壓引擎開始展現優勢，Nelson Piquet 駕駛搭載 BMW 渦輪引擎 的賽車奪得世界冠軍，正式宣告渦輪時代的來臨。與此同時，McLaren 也引入了 TAG-Porsche 渦輪增壓引擎，這款動力單元在接下來的賽季取得巨大進步。搭載 TAG 渦輪引擎 的 McLaren MP4/2 在 1984 年賽季 16 場比賽中贏下 12 場，進一步展現渦輪增壓技術的強大實力，鞏固了其在 F1 賽場的主導地位。
1980 年代後期，F1 賽場見證了傳奇車手 Ayrton Senna 和 Alain Prost 之間的激烈競爭，他們在賽道上的多次碰撞讓這場世紀對決成為 F1 史上最著名的車手之爭之一。其中最具爭議的一幕發生在 摩納哥大獎賽（Monaco Grand Prix） 的最後一圈，當時 Senna 在終點前成功超越 Prost，最終奪冠，但這次激進的超車導致 Prost 及其支持者指控 Senna 竊取勝利，進一步加劇了兩人之間的緊張關係。然而，隨著渦輪增壓引擎在賽場上變得越來越強大，FIA 開始擔憂其不穩定的動力輸出（Power Surge） 可能帶來的安全風險。於是，在 1980 年代末期，渦輪增壓技術被全面禁止。自 1989 年起，F1 車隊被迫改用 3.5 升自然吸氣引擎（Naturally Aspirated 3.5L Engines），標誌著 F1 賽車技術的一次重大轉變。
03
1990 年代 – 2000 年代
1990 年代的 F1主要由電子技術的興起所定義。當時，賽車開始廣泛運用電子設備，而其中最具革命性的創新之一是Williams FW14 搭載的半自動變速箱（Semi-Automatic Gearbox）與 循跡控制系統（Traction Control）。
這款變速箱，也稱為傳動系統（Transmission），讓車手能夠更輕鬆地傳輸動力，以提高加速效率或減速控制，標誌著F1 正式進入數位時代。這項技術的應用，使賽車在操控性和速度穩定性上實現飛躍式進步。
但 Senna 仍然在 McLaren-Honda MP4/6 中獲勝，因為 FW14 無法追上他。後來，Nigel Mansell 的 FW14B 證明了主動懸吊能夠適應賽道，使其成為 F1 車手更新、更優秀的選擇。Mansell 的 FW14B 憑藉這些設計改進贏得了多場比賽。
電腦輔助賽車成為現代 F1 設計的核心——但這並未持續太久。FIA 在 90 年代初禁止了主動懸吊和其他自動車輛調整機制。修改後的 FIA 法規讓車手之間的競爭更加激烈，因為沒有了電腦輔助，他們的競技條件變得更加公平。設計師必須在比賽前滿足新的技術規範，這使得車隊因為緊迫的時間表而錯過了冬季測試。車手更難完全掌控賽車，這也經常導致碰撞發生。
1997 賽季的焦點是引入了加油機制。這引發了一些爭議，因為有些車迷認為，引入進站後，F1 失去了車手在賽道上相互超車的競速本質。
Tyrrell Racing Organisation 的 Team Tyrrell 在 1997 年也為賽車加裝了「X-Wings」。然而，這些備受爭議的側箱翼片因為外觀不佳，未能成為焦點，並在一年後被禁用。
Michael Schumacher 成為 2000 賽季的焦點，並在那一年與 Scuderia Ferrari 一起奪得五連冠。
到了 2000 年代後期，技術再次成為 F1 設計的核心。2009 年引入的動能回收系統 (Kinetic Energy Recovery System, KERS)讓車手能夠將剎車能量轉化為額外動力。此外，可調式前翼和後翼也被安裝，以提升空氣動力學表現。
04
2010 年代至今
Yuki Tsunoda driving the Visa Cash App RB VCARB 01 in October 2024
© Chris Graythen/Getty Images/Red Bull Content Pool
F1 技術在當前賽車時代不斷進步。2011 年引入了 可變後翼減阻系統 (Drag Reduction System, DRS)，為車手提供超車優勢。
渦輪增壓器於 2014 年以混合動力形式回歸。這些混合動力引擎注重環保，將渦輪增壓引擎與能量回收系統 (ERS) 相結合。ERS 包括動能回收 (ERS-K) 和熱能回收 (ERS-H)。這使 F1 更加可持續發展，也更接近民用車技術——即使 F1 賽車的動力輸出仍可超過 1,000 匹馬力。
最新技術已進入 F1 世界。工程師現在使用 3D 列印來製造賽車與引擎零件，加快研發過程。擴增實境 (AR) 幫助車手在比賽前熟悉賽道，而人工智慧 (AI) 也被應用於分析賽車性能，並改進空氣動力學設計。
05
F1 賽車的未來
The new Oracle Red Bull Racing RB20
© Will Cornelius/Red Bull Content Pool
F1 工程在提升車輛性能方面的潛力無限。Red Bull的 RB20 就是一個完美的例子，搭載液壓換檔系統與八速變速箱。
FIA 對 2026 年的 F1 有重大計劃。預計賽車將減重 30 公斤，並且電池功率將提升 300%，在內燃機與電動系統之間分配。手動超控模式 (Manual Override Mode) 和更多電力輸出將進一步提升比賽中的超車機會。
到 2030 年，F1 計劃實現淨零排放。為了達成這一目標，F1 工程創新必須保持領先。值得慶幸的是，目前賽車已使用 10% 的乙醇生物燃料，並且目標是完全採用 100% 可持續燃料。
歷史性的 F1 賽車與技術進步
賽車運動載具的演進與歷史性的 F1 賽車，證明了人類的創造力與對極致性能的不懈追求。從早期的純粹動力機械，到現今高科技的混合動力賽車，F1 不斷突破賽車工程的極限。隨著新技術的出現，未來將帶來更多激動人心的創新，確保 F1 賽車始終站在競技與速度的巔峰。
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